בדים המתקנים את עצמם ומנטרלים רעלים

[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]

בעתיד הקרוב, חליפות מיגון מכימיקלים העשויות מבד בעל ציפוי המתקן את עצמו תוכלנה להגן על חקלאים מפני חשיפה לחומרי-הדברה אורגנו-זרחניים, על חיילים מחומרי לחימה כימיים/ביולוגיים בשדה הקרב ועל עובדי מפעלים מדליפה מקרית של חומרים רעילים, זאת לפי דבריהם של החוקרים.

“מעצבי אופנה משתמשים בבדים טבעיים העשויים מחלבונים, כגון צמר או משי, שהינם יקרים ולא מסוגלים לתיקון עצמי”, אמר Melik C. Demirel, פרופסור למדעי ההנדסה. “אנו מחפשים דרך לייצור בדים המסוגלים לתקן את עצמם באמצעות אריגים שגרתיים”. ההליך פשוט מאוד – החומר שאמור להיות מצופה נטבל בסדרה של נוזלים לשם הכנת שכבות של חומר המתקן את עצמו, בתהליך של ציפוי שכבה אחר שכבה. את הציפוי ניתן לקבל “תחת תנאים מתונים בממסים בטוחים, כגון מים, בעלות נמוכה, באמצעות ציוד פשוט המאפשר גם ייצור בקנה-מידה גדול”, מתארים החוקרים את ממצאיהם במאמר שפורסם בכתב-העת המדעי ACS Applied Materials & Interfaces.

ציפויים פוליאלקטרוליטיים עשויים מפולימרים בעלי מטענים טעונים חיובית ושלילית, במקרה זה – פולימרים הדומים לאלו הנמצאים בחלבונים המרכיבים את טבעות ההצמדה ברגלי דיונונים. “אנו טובלים את המכלול כולו לשם הכנת החומר המתקדם”, אמר החוקר הראשי. בזמן הנחת השכבות אחת אחר השנייה, ניתן לשלב אנזימים בתוככי הציפוי. החוקרים השתמשו באנזים אוראזה (urease) – האנזים המפרק שתנן (אוריאה) לאמוניה ולפחמן דו-חמצני – אולם בשימוש מסחרי ישולבו אנזימים שיותאמו לחומר המטרה. “אם תצטרך להשתמש באנזימים למטרות ביולוגיות או כימיות, יהיה אפשר ללכוד את האנזים בתוך כמוסות בעלות תכונות של תיקון עצמי כך שהם יוכלו לפרק את הרעלן לפני שהוא מגיע לעור”, מסביר החוקר הראשי.

חומרים רעילים רבים יכולים להיספג דרך שכבת העור. חומרים אורגנו-זרחניים, למשל, המשמשים בחומרי-הדברה ובקוטלי עשבים נספגים דרך העור ועלולים להיות קטלניים לאדם ולבע”ח. חלק מחומרים אלו משמשים גם בגזי עצבים (חומרי לחימה כימיים). ביגוד שעבר ציפוי בשכבת חומר המתקנת את עצמה והמכילה בתוכה הידרולאז אורגנו-זרחן, אנזים המפרק את החומר הרעיל, יוכל למנוע חשיפה קטלנית לגוף. הפולימר המתקן את עצמו עושה זאת בנוכחות מים, כך שכביסה תוכל פשוט לתקן מיקרו- ומאקרו-פגמים בציפוי, מה שיהפוך את הביגוד כמתאים ביותר לשימוש ולבישה חוזרים. “הציפוי עצמו הוא דקיק במיוחד, פחות ממיקרון אחד, כך שבכלל לא יהיה ניתן לראות אותו בעין רגילה”, אמר החוקר. “על אף עוביים הקטן, הציפויים מגבירים את החוזק הכללי של החומר”.

עבור סביבות ייצור שבהן יש צורך להשתמש בחומרים מסוכנים, ביגוד בעל ציפוי עם שילוב האנזימים המתאים יוכל להגן בפני דליפה מקרית של חומרים כאלו. שימוש עתידי בציפויים אלו בתחום של ביגוד רפואי יוכל גם הוא לסייע למאושפזים לצמצם את פוטנציאל ההידבקות שלהם בזיהומים ולזרז את ההחלמה.

הידיעה על המחקר

תקציר המאמר

בדים בעלי ציפוי המתקנים את עצמם. משמאל לימין: בד בעל חור במרכזו, בד רטוב וטלאי בטיפת מים, בד לאחר שעבר תיקון עצמי. [באדיבות: Demirel Lab / Penn State]