סיקור מקיף

יצירת ננו-סיבים בהשראת הטבע

בטבע, תאים ורקמות נאספים ומתארגנים באופן עצמאי בתוך מערכת של סיבים חלבוניים שבסופו של דבר ייקבעו את המבנה והתפקוד שלהן, כגון גמישות העור ויכולת ההתכווצות של רקמת הלב. עקרונות עיצוב טבעיים אלו שוכפלו בהצלחה עתה במעבדה ביו-הנדסית באוניברסיטת הרווארד.

משטח תלת ממדי זה מדגים בקנה מידה ננומטרי את אותם אדוות וקפלים שמדגימות רשתות דייג בקנה מידה מקרוסקופי. צילום: אדם פיינברג, אוניברסיטת הרווארד.
משטח תלת ממדי זה מדגים בקנה מידה ננומטרי את אותם אדוות וקפלים שמדגימות רשתות דייג בקנה מידה מקרוסקופי. צילום: אדם פיינברג, אוניברסיטת הרווארד.
ביו-המהנדסים פיתחו טכנולוגיה חדשנית שתוכל לשמש ליצירה-מחדש של רקמות לב ואיברים אחרים וליצירת סיבים ננומטריים שהינם גם חזקים וגם גמישים ביותר. הגורם לפריצת הדרך הוא הפיתוח של מצע המסוגל להתארגן בעצמו באמצעות יחסי-גומלין עם משטח הרגיש לחום (thermosensitive). הרכב החלבונים של מצע זה ניתן להתאמה ושינוי כך שיוביל לתכונות מוגדרות ורצויות, וננו-הסיב ניתן, לאחר מכן, להרמה כמשטח, פשוט ע"י שינוי הטמפרטורה.

"עד היום, זה היה בעייתי מאוד לחקות את המצע החוץ-תאי הזה באמצעות חומרים מעשה ידי-אדם," אמר Adam W. Feinberg, עמית מחקר באוניברסיטת הרווארד. "אולם, אנו סברנו כי אם תאים מסוגלים ליצור מצע שכזה על פני שטח הקרומיות שלהם, אולי נוכל ליצור זאת גם אנחנו על משטח. התרגשנו לראות כי הצלחנו בכך." החוקר הוא הכותב הראשי של מאמר המתאר את המחקר ואשר פורסם בכתב העת המדעי Nano Letters.

בתחום של הנדסת רקמות, הטכנולוגיה שלהם, המכונה "ננו-סיבי חלבון" (protein nanofabrics), מהווה שלב משמעותי קדימה. שיטות נוכחיות ליצירה-מחדש של רקמות לרוב מבוססות על השימוש בפולימרים מלאכותיים לשם הכנת מבני פיגומים (תבניות שעל גביהן מתאספים וצומחים התאים). אולם גישה זו עלולה להוביל לתופעות לוואי מזיקות במהלך פירוקו של הפולימר. בניגוד לכך, ננו-סיבים מורכבים מאותם החלבונים המרכיבים את הרקמות הרגילות בגוף, ועל-כן הגוף מסוגל לפרק אותם החל מרגע שהן לא נדרשים יותר ללא התפתחות של השפעות מזיקות. ממצאים ראשוניים הראו התפתחות של גדילי שריר הלב, דבר שיוכל להוביל לפיתוח שיטות חדשניות לתיקון ויצירה-מחדש של כל סוגי התאים של הלב.

"באמצעות ננו-סיבים אלו אנו מסוגלים לשלוט בכמות הסיבים, הכיווניות שלהם והרכבם, יכולת המאפשרת לנו ליצור פיגומי הנדסה של רקמות חדשות שיכווינו את היצירה-מחדש," אמר החוקר. "בנוסף, זה מאפשר לנו להשתמש בתכונות הננומטריות של חלבונים אלו בדרכים חדשות מעבר ליישומים רפואיים. קיים טווח נרחב של יישומים עבור שיטה זו המנצלת חלבונים מלאכותיים מעוצבים."

אריגים באיכות גבוהה הינם היישום העיקרי השני של טכנולוגיה זו. ע"י שינוי סוג החלבון המשמש לבניית המצע, חוקרים יכולים לשנות את כמות הסיבים, את הסידור שלהם במרחב ותכונות נוספות להכנת סיבים בעלי תכונות יוצאות דופן. כיום, רצועת גומי ניתנת למתיחה עד כדי 600-500 אחוזים מאורכה המקורי, אולם אריגים עתידיים שכאלו יוכלו לעשות כן בשיעורים של עד 1500 אחוזי מתיחה. יישומים עתידיים של אריגים שכאלו משתרעים החל מלבוש המותאם ללובש, עבור לתחבושות המאיצות את הריפוי ועד מוצרים תעשייתיים.

הידיעה על המחקר

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

תגובה אחת

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן