פרופ' חוסאם חאיק

פרופ’ חוסאם חאיק

תארו לכם ניתוח בלי תפרים, בלי סיכות ובלי הדבקה, באמצעות פלסטר חכם שלא רק סוגר את החתך הניתוחי אלא גם מנטר את מצבו ומאיץ את ריפויו. יותר מכך, הפלסטר הזה מוצמד לעור לפני הניתוח והוא שמסייע להצמיד את שני צדי החתך זה לזה.

מוזר, כמעט דמיוני, אבל הקונספט האמור פותח לכדי אבטיפוס פעיל שיעילותו הודגמה במחקר שהתפרסם בכתב העת Advanced Materials. את הפלסטר הייחודי, המספק מידע שוטף על מצב הרקמה במהלך הניתוח ואחריו, פיתחו פרופ’ חוסאם חאיק והפוסט-דוקטורנט (כיום פרופ״מ) נינג טאנג מהפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון.

ניתוח בשיטה הקונבנציונלית מבוסס על חיתוך הרקמה, ביצוע הפעולות הנדרשות וסגירה מחדש של הרקמה הפצועה. סגירה זו נעשית בדרכים פולשניות כגון תפירה וחיבור בסיכות, הפוגעות גם ברקמה הבריאה שסביב הקרע ויוצרות במקרים רבים סיבוכים חדשים. גם המעקב אחר שיקום הרקמה מוגבל מאוד, שכן אם הניתוח הוא באיבר פנימי קשה לעקוב אחריו, ואפילו אם אינו פנימי, כל הערכת-מצב דורשת הסרה של החבישה, מה שפותח אפשרות לזיהום המקום. לבסוף, ההערכה של מצב הרקמה בשלבים השונים שלאחר הניתוח נעשית בדרך ויזואלית – מבטו של הרופא – שיש בה כמובן אלמנט סובייקטיבי והיא אינה יכולה להעריך במדויק את קצב הריפוי ולא לזהות דלקת שאינה ניכרת לעין.

ד"ר נינג טאנג

ד”ר נינג טאנג

“הטכנולוגיה שפיתחנו תוכל לייתר במקרים רבים את הצורך בסיכות, בתפרים ובחבישה רגילה,” מסביר פרופ’ חאיק. ” הפלסטר החכם כולל מצע פולימרי הכולל מערך חיישנים רגישים לניטור מדדים כימיים ופיזיקליים בסביבת הפצע. הן למצע הפולימרי והן לחיישנים יש יכולת איחוי עצמית לאחר קריעה או חיתוך. את הפלסטר החכם מדביקים לרקמה לפני החיתוך וחותכים את הרקמה דרכו. מאחר שהפלסטר מאופיין ביכולות ריפוי עצמי, ללא צורך בעזרים טכניים חיצוניים, משיכת שני צידי הפלסטר החתוך זה אל זה מחזירה אותו למצבו הראשוני בתוך מספר שניות. תוך כדי איחוי, הפלסטר מושך את הרקמה שהוא מודבק אליה עד סגירתה המוחלטת. המדבקה ממשיכה להחזיק את שני חלקי החתך ברקמה בצורה אוטונומית עד שתהליך האיחוי הביולוגי של החתך מושלם.”

במהלך כל שלבי הניתוח והריפוי, החיישנים של הפלסטר החכם מנטרים ברקמה המתאחה, באופן רציף, מדדים פיזיולוגיים חיוניים ובהם טמפרטורה, PH ורמות גלוקוז. מדדים אלה מספקים אינדיקציה לגבי מצב הריפוי של הרקמה המתאחה, מעורבות פוטנציאלית של זיהומים, התפתחות אי-סדרים פיזיולוגיים וכו׳. לדברי פרופ’ חאיק, “בניגוד להערכה הוויזואלית הנהוגה כיום, הפלסטר החכם יספק לרופא מעין ‘עיניים כימיות’ למעקב אחר הרקמה וזאת ללא צורך להוריד את החבישה.”

את הנתונים הפיזיולוגיים השונים משדר הפלסטר דרך סמארטפון לצוות המטפל, המקבל תמונת מצב מפורטת ואובייקטיבית בלי שיהיה צריך לחשוף את החתך. יותר מכך, הפלסטר משחרר חומרים אנטי-בקטריאליים המאיצים את השיקום.

בתרשים, משמאל לימין: מבט צד: לאחר שהפלסטר (הפס לבן מעל הרקמה) הוצמד לאזור המיועד, הניתוח מבוצע דרכו; בתום הניתוח מוצמדים שני חלקי הפלסטר החתוכים זה לזה באופן ידני ו"גוררים" איתם את הרקמה החתוכה. מבט צד: שני חלקי הפלסטר מתאחים הודות לתכונת הריפוי העצמי, והפצע נסגר גם הוא. כשהפלסטר חוזר לקדמותו חוזרות גם כל תכונותיו החשמליות והכימיות הנדרשות לניטור הרקמה. בנוסף משחרר הפלסטר, לפי צורך, חומרים אנטי-בקטריאליים. מבט על: השכבה העליונה של הפלסטר מוסרת ועל העור נשאר רק המערך הפעיל של חישה, שידור ושחרור חומרים אנטי-בקטריאליים.

בתרשים, משמאל לימין: מבט צד: לאחר שהפלסטר (הפס לבן מעל הרקמה) הוצמד לאזור המיועד, הניתוח מבוצע דרכו; בתום הניתוח מוצמדים שני חלקי הפלסטר החתוכים זה לזה באופן ידני ו”גוררים” איתם את הרקמה החתוכה. מבט צד: שני חלקי הפלסטר מתאחים הודות לתכונת הריפוי העצמי, והפצע נסגר גם הוא. כשהפלסטר חוזר לקדמותו חוזרות גם כל תכונותיו החשמליות והכימיות הנדרשות לניטור הרקמה. בנוסף משחרר הפלסטר, לפי צורך, חומרים אנטי-בקטריאליים. מבט על: השכבה העליונה של הפלסטר מוסרת ועל העור נשאר רק המערך הפעיל של חישה, שידור ושחרור חומרים אנטי-בקטריאליים.

הרעיון של יריעה אלקטרונית מלאכותית המרפאת את עצמה הודגם במחקרים קודמים במעבדות של פרופ׳ חאיק, אשר הדגימו הצלחה מרשימה בפיתוח יריעות כאלה וביישומים הקשורים לתחומי הרובוטיקה והמהפכה התעשייתית הרביעית. עם זאת, במחקר החדש נדרשו החוקרים לפתח חומרים פונקציונליים חדשים להרכבת היריעה משום שכאן נדרשת התאמה להצמדה מתמשכת לרקמה ביולוגית. בניסויים ברקמות במעבדה ובבעלי חיים הראו החוקרים כי המערכת מצליחה לרפא את הרקמה החתוכה ביעילות דומה לזו המתאחה בעזרת תפרים או דבקים ביולוגים, אך בניגוד לדרך המסורתית עושה זאת בלי להשתמש בעזרים חיצוניים ומבלי להשאיר סימנים אחרי הניתוח, כפי שקורה בריפוי בעזרת תפרים. הניסויים בבעלי חיים הראו כי המערכת אכן מספקת עדכון רציף ומדויק לגבי הסמנים הביו-כימיים של הרקמה בתהליך הריפוי ומאיצה את ההחלמה. לדברי פרופ’ חאיק, “הטכנולוגיה החדשה מבטאת גישה חדשה לביצוע וריפוי חתכים במהלך הניתוח ומאפשרת ניטור בזמן החלמה – דבר בעל חשיבות מכרעת בהתחשב בכך שפצעים בתהליך ריפוי, ואפילו פצעים סגורים, חשופים לפתוגנים כגון חיידקים, ולכן גם עליהם צריך לשמור היטב ולנטר בשלב מוקדם דלקות וזיהומים. בנוסף, הטכנולוגיה החדשה יכולה לסייע בריפוי של פצעים וחתכים שונים ופצעים כרוניים שאינם נרפאים מעצמם.”

פרופ׳ חוסאם חאיק הוא ראש המעבדות להתקדנים מבוססי ננו-חומרים ודיקן לימודי הסמכה בטכניון. הוא מוביל מחקרים במגוון תחומים המשלבים ננואלקטרוניקה, חישה חכמה ועוד לטובת יישומים רפואיים, חלקם מותאמים לצורכי העולם השלישי.

ד”ר נינג טאנג השלים את כל תאריו באוניברסיטת טיאנג’ין והגיע למעבדת חאיק כפוסט-דוקטורנט. בתום הפוסט-דוקטורט, שבמסגרתו הוא ערך את המחקר הנוכחי, הוא התמנה לפרופסור משנה באוניברסיטת שחמאי ג’יאו טונג.

למאמר בכתב העת Advanced Materials לחצו כאן

ביום זה אנו לוקחות.ים חלק בהעלאת המודעות הציבורית לסוגיית האלימות נגד נשים בחברה, לרבות הטרדה מינית.
יום המאבק מהווה עבור כולנו הזדמנות לעצור ולשאול מה ביכולתנו לעשות כדי לעצור את מעגל הפגיעה.
הטכניון הציב לו למטרה להבטיח סביבת עבודה ולימודים המכבדת כל אישה ואיש, סביבה שאין בה הטרדה מינית ולא התנכלות על רקע הטרדה מינית, לא בדיבור ולא במעשה.
אם אתם לומדים, מלמדים או עובדים בטכניון ומעוניינים להתייעץ בנושאי הטרדה מינית – אנו מזמינים אתכן ואתכם לפנות לנציבות. שמירה מוחלטת על פרטיות מובטחת.

למידע נוסף:
bit.ly/310wGmo
ליצירת קשר:
פרופ’ מיכל פן – 04-8294424. mpenn@technion.ac.il
גב’ ליאת רטר – 04-8295680. liatre@technion.ac.il
ד”ר ענת איליביצקי – 052-6330032 – a_ilivitzki@rambam.health.gov.il

פרופ' גל שמואל

פרופ’ גל שמואל

בפקולטה להנדסת מכונות בטכניון פותח מודל פיזיקלי חדש לשליטה בהתקדמות גלים אלסטיים – מודל העשוי להוביל ליישומים שונים ובהם הסוואה אקוסטית, חישה מוגברת ותיעול אנרגיה. את הפיתוח שפורסם בכתב העת Wave Motion הובילו פרופ’ גל שמואל והפוסט-דוקטורנט רנה פרנס-סלומון, בשיתוף פעולה עם פרופ’ נוריס (אוניברסיטת רטג’רס) ופרופ’ הברמן (אוניברסיטת A&M).

חוקרי הטכניון פיתחו במסגרת המחקר קבוצה חדשה של מטא-חומרים, כלומר חומרים מהונדסים המפגינים תכונות שאינן מצויות בחומרים טבעיים. דוגמה לכך הם מטא-חומרים בעלי מסה אפקטיבית שלילית, כלומר – חומרים הנעים בכיוון ההפוך לכוח הפועל עליהם. כעת מציגה קבוצת הטכניון מטא-חומרים בעלי תכונה חדשה: אלקרומומנטום (electromomentum). במטא-חומרים אלו מתקיים צימוד בין התנע לשדה החשמלי הפועל עליהם באופן שאינו קיים בטבע. פירוש הדבר הוא שכאשר מפעילים עליהם שדה חשמלי, החומר מפתח תנע. מאזן התנע בגוף קובע כיצד אנרגיה תזרום בו בצורת גלים אלסטיים. לכן, התכונה החדשה מאפשרת שליטה על זרימת האנרגיה ועל התפתחות הגלים, זאת באמצעות שליטה חשמלית בתנע.

רנה פרנס-סלומון

רנה פרנס-סלומון

לתגלית זו משמעויות יישומיות שונות ובהן הסוואה אקוסטית; הסתרת עצם מתרחשת כאשר נוצרים סביבו גלים הזהים לגלים שהיו נוצרים בהעדרו. תכונת האלקטרומומנטם מקרבת אותנו ליכולת לחקות סביבה כזאת באמצעות השליטה בגלים שהעצם יוצר.

המחקר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע, האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים, הקרן הדו-לאומית למדע ארצות הברית-ישראל (BSF) ומשרד המדע והטכנולוגיה.

 

 

איור סכמטי של מערכת המציגה את אפקט האלקטרומומנטום. כאשר אלמנט פיאזואלקטרי אסימטרי נתון לגלים נכנסים (חץ כחול באיור) הוא מעביר חלק מהגל (חץ ירוק) ומחזיר חלק אחר (חץ אדום). באמצעות השדה החשמלי המופעל עליו (מעגל פתוח, צד ימין; מעגל סגור, צד שמאל) אפשר לשלוט בפאזה של הגל המוחזר, ושליטה זו שונה להחזרות מימין ולהחזרות משמאל.

איור סכמטי של מערכת המציגה את אפקט האלקטרומומנטום. כאשר אלמנט פיאזואלקטרי אסימטרי נתון לגלים נכנסים (חץ כחול באיור) הוא מעביר חלק מהגל (חץ ירוק) ומחזיר חלק אחר (חץ אדום). באמצעות השדה החשמלי המופעל עליו (מעגל פתוח, צד ימין; מעגל סגור, צד שמאל) אפשר לשלוט בפאזה של הגל המוחזר, ושליטה זו שונה להחזרות מימין ולהחזרות משמאל.

למאמר בכתב העת Wave Motion  לחצו כאן

לאתר מעבדתו של פרופ’ גל שמואל – לחצו כאן

פרופ' מרסל מחלוף

פרופ’ מרסל מחלוף

חוקרים בפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון פיתחו טכנולוגיה המעכבת התפתחות מלנומה בשימוש במיליונית מהחומר הפעיל. את המחקר שהתפרסם ב- Advanced Functional Materials  הובילו דיקנית הפקולטה פרופ’ מרסל מחלוף וד”ר ליאור לוי במסגרת לימודי הדוקטורט שלו.

אימונותרפיה בפעולה. הפיתוח הנוכחי הוא פריצת דרך משמעותית בשדה האימונותרפיה – גישה רפואית חדשנית שהפכה לאחת המגמות המבטיחות ברפואת סרטן. גישה זו מתבססת על יכולתה של מערכת החיסון הטבעית להשמיד תאים סרטניים. מערכת זו יודעת לעשות זאת באופן ספציפי ומדויק יותר מתרופות אנטי-סרטניות מלאכותיות. עם זאת, מאחר שהגידול הסרטני הטרוגני וחמקמק, הוא יודע לפעמים לשטות במערכת החיסון – וכאן נכנס המדע לתמונה, עם כלים חדשים המסייעים למערכת החיסון להתמודד עם אתגר זה.

חלבון TRAIL . בלב הפיתוח החדש עומד חלבון בשם TRAIL הקיים במערכת החיסון הטבעית ויודע לחולל אפופטוזיס (התאבדות מכוונת) של תאי סרטן. במילים אחרות, הוא פקטור-ממית-גידול (TNF). יתרון נוסף: הוא סלקטיבי, כלומר פוגע בתאי סרטן בלבד – תכונה רצויה מאוד בטיפולים אנטי-סרטניים. יישומו של TRAIL  באימונותרפיה נתקל עד כה באתגרים טכניים שונים ובהם קליטתו של החלבון בגוף, תנועתו (פרמקו-קנטיקה) והעובדה שאינו שורד זמן רב. המחקר הנוכחי נותן מענה לבעיות אלה.

ליאור לוי

ד”ר ליאור לוי

טכנולוגיית Nano-Ghosts. הפיתוח המוצג במאמרם של חוקרי הטכניון מבוסס על טכנולוגיה מקורית שפיתחה פרופ’ מחלוף בשנות עבודתה בטכניון: פלטפורמת Nano-Ghosts. הפלטפורמה מיוצרת על ידי ריקון של תאים ביולוגיים ספציפיים (תאי גזע מזנכימליים) באופן המשאיר רק את קרום התא. לתוך קרום זה אפשר להכניס כל תרופה שהיא ולשגר אותה בהזרקה ישירות למערכת הדם. מאחר שמערכת החיסון הטבעית מתייחסת לתאים אלה כאל תאים טבעיים, היא משגרת אותם למקום הנגוע. בדרכם לשם הם אינם משחררים את התרופה ולכן אינם פוגעים ברקמות הבריאות. רק בהגיעם לרקמה הממאירה, שאותה הם יודעים לזהות, הם מתפרקים ומחדירים את התרופה לתאי הגידול.

אינטגרציה. המחקר הנוכחי משלב את שלושת הסעיפים הקודמים: הקונספט האימונותרפי, חלבון TRAIL וטכנולוגיית Nano-Ghosts שפיתחה פרופ’ מחלוף. התוצאה: פלטפורמת-שיגור-תרופות שעל שכבתה החיצונית נמצא החלבון הפעיל, דבר המאפשר להפחית את מינון התרופה פי מיליון תוך שמירה על אותה השפעה רפואית.

לדברי פרופ’ מחלוף, “השילוב הזה הופך את פלטפורמת Nano-Ghosts מ’מונית’ המסיעה את התרופה אל היעד ל’טנק’ של ממש המשתתף בלחימה. הפלטפורמה המשולבת הזאת מביאה את התרופה לגידול הסרטני, וכאמור מאפשרת להפחית משמעותית את מינון התרופה ועדיין לעשות את העבודה. הראינו גם שהשיטה שלנו אינה גורמת לפגיעה בתאים בריאים.”

הטכנולוגיה הודגמה על תאים במעבדה וכן על תאי סרטן אנושיים בעכבר. החוקרים מעריכים שהאסטרטגיה החדשה, שהודגמה במחקרם במודל של סרטן מלנומה, תהיה יעילה גם בסוגי סרטן אחרים.

תיאור סכמטי של הכנת ה-Nano-Ghosts מתאים שעברו מניפולציה גנטית או מטבולית וכעת מבטאים על פניהם את חלבון TRAIL. תאים אלה, המצוידים במנגנון ההכוונה של Nano-Ghosts לסרטן ובחלבון TRAIL, יכולים להגיע לאתר הסרטן ולהילחם בו ביעילות תוך שימוש במיליונית מריכוז החומר הפעיל שנדרש ללא מערכת זו.

תיאור סכמטי של הכנת ה-Nano-Ghosts מתאים שעברו מניפולציה גנטית או מטבולית וכעת מבטאים על פניהם את חלבון TRAIL. תאים אלה, המצוידים במנגנון ההכוונה של Nano-Ghosts לסרטן ובחלבון TRAIL, יכולים להגיע לאתר הסרטן ולהילחם בו ביעילות תוך שימוש במיליונית מריכוז החומר הפעיל שנדרש ללא מערכת זו.

למאמר בכתב העת  Advanced Functional Materials לחצו כאן

קבוצת Defi, שהוקמה על ידי סטודנטים מהטכניון, היא הזוכה בפרס הראשון וב-10,000 דולר בתחרות היזמות BizTEC שהתקיימה השבוע בתל אביב. הפרס ניתן לחברי הקבוצה על פיתוח דפיברילטור נייד קומפקטי, זול ופשוט לשימוש.

בתמונה, מימין לשמאל: אוהד יניב, אייל קלנר, ירון ארבל, אלון גלעד עידן שנפלד, רוית אבל ופרופ׳ עזרי טרזי

בתמונה, מימין לשמאל: אוהד יניב, אייל קלנר, ירון ארבל, אלון גלעד עידן שנפלד, רוית אבל ופרופ׳ עזרי טרזי

דפיברילטור, ובעברית מַפְעֵם, הוא מכשיר חשמלי לטיפול בהפרעות לב פתאומיות ומסכנות חיים. דפיברילטורים סטנדרטיים הם מכשירים יקרים וגדולים המותקנים במקומות ציבוריים כגון קניונים. למרות פריסתם ההולכת וגדלה, במרבית המקרים הם אינם זמינים ברגע האמת. מדובר באירועים המצריכים תגובה מהירה – שימוש בדפיברילטור תוך ארבע דקות לכל היותר – אחרת התוצאה היא נזק מוחי ואפילו מוות. המוצר עליו עובדים חברי הקבוצה מציע אלטרנטיבה מהירה ונגישה לדפיברילטור המסורתי.

בקבוצה הזוכה חברים: רוית אבל בוגרת הפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון,עידן שנפלד בוגר הנדסת מחשבים במסגרת תוכנית רוטשילד טכניון למצוינים ואלון גלעד, מהנדס מכונות הלומד לתואר שני בפקולטה להנדסה ביו-רפואית. את הקבוצה ליוו לאורך כל הדרך מנמ”ר בית החולים איכילוב אייל קלנר ומנהל המרכז למחקר קרדיווסולרי באיכילוב פרופ’ ירון ארבל. לפני חודשים ספורים זכתה הקבוצה במקום הראשון בתחרות iTrek שהתקיימה בטכניון ובמכון טכניון-קורנל ע”ש ג’ייקובס בקורנל טק.

תוכנית היזמות BizTEC מתקיימת כיום במסגרת t-hub – מרכז החדשנות והיזמות בטכניון בראשות פרופ’ עזרי טרזי ובהובלת אוהד יניב, מנהל תוכניות הסטארטאפים.

Defi

Defi

התוכנית נוסדה בטכניון ב-2004 כדי לטפח יזמים מתחילים המבקשים לפתח טכנולוגיות עמוקות הדורשות שיתוף פעולה בין-תחומי ותשתית מעמיקה של ידע. היא מספקת לצוותים המשתתפים ליווי מקצועי צמוד של מנטורים מהאקדמיה והתעשייה. ב-17 שנות קיומה של התוכנית הקימו בוגרי התכנית עשרות חברות פעילות שגייסו יותר ממיליארד דולר במצטבר ובהן  בריזומטר, אוגמדיקס, Windward, Houseparty ו-Presenso. לתוכנית ניגשו השנה כ-100 קבוצות, מהן התקבלו 37. לשלב הגמר העפילו 11 קבוצות שהציגו את פיתוחיהן בפני הקהל.

לאירוע הגמר הגיעו נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון, יזמים רבים ובכירים בתעשיית הון הסיכון בישראל, רבים מהם בוגרי הטכניון, ובהם שר המדע והטכנולוגיה לשעבר היזם יזהר שי, מייסדי אורמת דיתה ויהודה ברוניצקי, היזם יוסי ורדי, דדי פרלמוטר שהיה סגן נשיא אינטל העולמית, מייסד פלייבאז שאול אולמרט, מנכ”ל מיקרוסופט ישראל לשעבר יורם יעקבי והיזם דן וילנסקי.

נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון פתח את האירוע ואמר: “בשנים האחרונות הבנו שיזמות הוא תחום רחב הרבה יותר מיזמות טכנולוגית או יזמות עסקית. יזמות היא הלך רוח שאפשר ליישמו בכל אחד מתחומי החיים של כולנו, והיא קשורה בקשר הדוק למנהיגות. בשנים האחרונות פיתחנו בטכניון תוכניות רבות ביזמות חברתית, שמשמעותה קבוצת אנשים שמגיעה לקהילה ומפעילה כלים יזמיים וחשיבה יזמית כדי לשפר את מצבה של הקהילה, בשיתוף איתה. אני מודה לדיתה וליהודה ברוניצקי שתומכים בתוכנית לא רק בחומר אלא גם ברוח, ורוחם שורה על כל תוכנית היזמות.”

“ביזטק, כתוכנית היזמות המובילה של הטכניון, מיטיבה להציג את ההטמעה של ׳מנהיגות יזמית׳ כחלק מהותי בחוויית הלימודים,” אמר פרופ’ עזרי טרזי, ראש מרכז היזמות והחדשנות בטכניון .(t-hub) היא מקנה למשתתפים כלים להטמעה של טכנולוגיה עמוקה ביישומים משמעותיים הקשורים לאתגרים הגלובליים העומדים בפנינו בתחומי בריאות האדם, קיימות ועולם דיגיטלי. אירוע זה, בהובלת t-hub ובהשתתפות בכירי תעשיית ההייטק הישראלי, מוכיח את המשכיות מרכזיותו של הטכניון בכלכלת ישראל.”

“ביזטק היא מקום קטן וייחודי שמאפשר לצוותים להגיע עם רעיון בלבד, ותוך פחות מחצי שנה לקבל את כל הכלים הדרושים כדי להפוך אותו למציאות,” אמר אוהד יניב, מנהל תוכניות הסטארטאפים,  “החל מבניית המודל העסקי, דרך ולידציה, יצירת הוכחת היתכנות ובניית המצגת ועד השגת הפיילוט, לקוחות ראשונים ואפילו השקעה הראשונה. התוצאות שלו ביחס לכל אקסלרטור אחר בישראל ואפילו ברמה עולמית הן יוצאות דופן.”

במקום השני זכו שתי קבוצות: BrainSense שפיתחה מערכת המנטרת שבץ באמצעות זיהוי שינויים בפעילות המוחית, וחבריה לומדים בטכניון, ו-Oral Detect שפיתחה מערכת ביתית לגילוי מוקדם של עששת וניצחה בהאקתון BME-Hack שהתקיים השנה בטכניון. במקום השלישי זכתה Soltrex של בוגרי הטכניון, שפיתחה טכנולוגיה אוטונומית לחלוטין לניקוי ותפעול של פאנלים בתחנות כוח סולריות.

ד”ר תמר סגל-פרץ

חוקרים בטכניון ובמכון הלמהולץ היראון בגרמניה פיתחו קונספט חדש לייצור של ממברנות להפרדה סלקטיבית של חלקיקים ננומטריים לפי דרישה. ממברנות אלה רלוונטיות ליישומים מגוונים ובהם ייצור תרופות, הפרדת חומרים, טיהור מים וניקיון מזהמים ממי שפכים.

את המחקר שהתפרסם ב- Advanced Materials הובילו ד”ר תמר סגל-פרץ והדוקטורנט אסף סימון מהפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון, יחד עם ד”ר ז’נז’ן זאנג ופרופ’ פולקר אבץ ממכון הלמהולץ היראון בגרמניה.

הפרדה מולקולרית בסלקטיביות גבוהה היא תהליך המתרחש בטבע. דוגמה לכך היא ממברנות-תעלה, המפרידות בין פנים התא למרחב שמחוצה לו ומפקחות על החומרים הנכנסים לתא ויוצאים ממנו. בהשראת הטבע מנסות קבוצות מחקר רבות לפתח ממברנות-תעלה דומות, המאפשרות סינון של חומרים שונים למטרות תעשייתיות מגוונות. עם זאת, ייצורן של ממברנות כאלה, שיהיו מדויקות ואחידות מבחינת גודל החורים, סלקטיביות ותכונות אחרות, הוא אתגר הנדסי מורכב, והוא מורכב אף יותר כשהן מיועדות לחלקיקים ננומטריים קטנים.

אסף סימון

אסף סימון

חוקרי הטכניון הצליחו לבנות את הממברנות המבוקשות באמצעות שימוש בבלוק-קופולימרים (block copolymers) – שרשראות פולימריות העוברות סידור עצמי באופן ספונטני. על מצע זה הם גידלו תחמוצת מתכת תוך שליטה מלאה על עובי התחמוצת בתוך חורי הממברנה. התהליך שפיתחו החוקרים מאפשר לקבוע באופן מדויק את גודל החורים כמו גם תכונות אחרות של הממברנה הפולימרית. לאחר הגידול מתקבל מצע אידאלי לשילוב של מולקולות פונקציונליות על גבי הממברנה, אשר מקנות לה תכונות ייחודיות כגון מטען חשמלי ופני שטח הידרופוביים (דוחי מים). ממברנות אלה הפגינו ביצועים יוצאי דופן בהפרדה של חלקיקים ננומטריים על בסיס גודל, מטען ו/או זיקה למים.

ד”ר סגל-פרץ מעריכה כי פריצת דרך זו תספק לתעשיות השונות כלי חדש, מגוון ומדויק בסינון מולקולות, מזהמים וחלקיקים אחרים.

מימין: תהליך ייצור הממברנות – גידול של מתכות בתוך תעלות הממברנה בצורה מדויקת השולטת בגודלן, ולאחר מכן יצירת תגובה לקבלת ממברנה בעלת תכונה פיזיקלית ייחודית. משמאל: תמונת חתך של הממברנה המראה שילוב של תחמוצות המתכת על גבי ממברנות הבלוק-קופולימר.

מימין: תהליך ייצור הממברנות – גידול של מתכות בתוך תעלות הממברנה בצורה מדויקת השולטת בגודלן, ולאחר מכן יצירת תגובה לקבלת ממברנה בעלת תכונה פיזיקלית ייחודית. משמאל: תמונת חתך של הממברנה המראה שילוב של תחמוצות המתכת על גבי ממברנות הבלוק-קופולימר.

למאמר בכתב העת Advanced Materials  לחצו כאן

מימין לשמאל : סידני בוכריס, נשיא הטכניון פרופ' אורי סיון ורבקה בוכריס

מימין לשמאל : סידני בוכריס, נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון ורבקה בוכריס

הטכניון יקים, בתמיכת קרן אדליס, את מכון אנדרה דלורו לפריצות דרך מדעיות והנדסיות בעולם הביו-רפואה. המכון, יחיד מסוגו בישראל, יוקדש למחקר בין-תחומי רפואי, מדעי והנדסי. מטרתו לקדם מחקרים בתחום בריאות האדם באמצעות שיתוף פעולה בין חוקרים מפקולטות ומדיסציפלינות שונות.

מכון דלורו יפגיש את מיטב החוקרים והחוקרות בקמפוסי הטכניון ובכך יגשר בין תחומים שנחקרו בעבר בנפרד, זאת במטרה לאפשר תגליות חדשות ולקדם מחקר יצירתי, פורץ דרך ויישומי שיחולל מהפכה בטיפולים ובהתקנים רפואיים.

מכון דלורו, שישמש נקודת מפגש בין הרפואה למדע ולהנדסה, יוקם כאמור בתמיכת קרן אדליס על בסיס הסכם שנחתם לאחרונה עם הטכניון. הוא יכיל כ-28-24 מעבדות חדישות שיצוידו במכשור המתקדם בעולם. בבניין תפעל מעבדת קבע חדשנית לצד מעבדות ייעודיות רבות.

“בריאות האדם היא אחד האתגרים העיקריים הניצבים בפני האנושות במאה ה-21,” אמר נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון. “כמו אתגרי ענק אחרים, מהפכה משמעותית בבריאות האדם מצריכה מאמצים רב-תחומיים. כדי להביא את מכלול יכולותיו של הטכניון לידי מיצוי תתאפיין יוזמה זו ברוחב יריעה מחקרי, טכנולוגי וחברתי ותתמוך לא רק בקידום המחקר בבריאות האדם אלא גם בתרגומן של תגליות מחקריות לכדי יישומים ומוצרים שישמשו את מערכות הרפואה ואת הצוותים הרפואיים הניצבים בחזית. זאת מתוך גישור בין הרפואה למדעי החיים, המדעים המדויקים, עולמות ההנדסה, מדע הנתונים והעיצוב. המכון יאגד חוקרים מפקולטות שונות ויבטא את ההבנה שסילוק החומות בין פקולטות ודיסציפלינות הכרחי לשימור מעמדו של הטכניון בצמרת האוניברסיטאות העולמית ולהתמודדותו עם אתגרי המאה ה-21.”

“עם התפתחותן חסרת התקדים של טכנולוגיות חדשות אנו נכנסים לשלב חדש של מחקר יישומי ויצירתי בתחום בריאות האדם,” אמרה רבקה בוכריס, נאמנת קרן אדליס. “בשנים הקרובות נחזה בעלייתו של החוקר הרב תחומי – המסתמך על יותר נתונים כדי לערוך מחקר מדויק, מעמיק ונרחב, זאת תוך שימוש בתשתיות מחקר הולמות ושיתוף פעולה עם חוקרים אחרים. לשם כך נחוצים מוסדות מחקר גדולים כמו הטכניון, שיוכלו לספק לחוקרים הטובים ביותר את התשתיות הנחוצות כמו גם פתרונות חדשים שיאפשרו לחוקרים בעלי מומחיות שונה לקיים מחקרים משותפים. ואכן, אנו בקרן אדליס משוכנעים כי שילוב חוקרים מוכשרים מתחומים שונים, במעבדות המצוידות בציוד החדיש ביותר, יוליד רעיונות חדשניים שיובילו לגילויים חשובים בתחום בריאות האדם. לכן החליטה קרן אדליס להשתתף בהתנעת שינוי היסטורי זה על ידי מימון הקמת ‘מכון אנדרה דלורו למדעים והנדסה’.”

כבר לפני חמישים שנים קיבלה הנהלת הטכניון דאז החלטה פורצת דרך: להקים בית ספר לרפואה באוניברסיטה מדעית-טכנולוגית. זאת מתוך ההבנה שהשילוב בין רפואה והנדסה יאיץ את המחקר והפיתוח ויוביל לחידושים רפואיים בתחומים רבים ובהם תרופות, התקנים רפואיים, אבחון וטכנולוגיות דימות. ואכן, בהשראת הסביבה היזמית של הטכניון מתמקדים היום חוקרות וחוקרים רבים בקמפוס בפיתוח יישומים רפואיים תוך שימוש בידע העצום שנצבר בטכניון בתחומי המדעים המדויקים, ההנדסה, מדע הנתונים ומדעי החיים. תוך שיתוף פעולה בין חוקרים מכלל הפקולטות מתורגם ידע זה לטכנולוגיות חדשניות. קשריו ההדוקים של הטכניון עם תעשיות ההייטק בכלל, ועם ענף ההנדסה הביו-רפואית בפרט, מאפשרים לחוקריו לתרגם טכנולוגיות אלה למוצרים וטיפולים התורמים לבריאות האדם בארץ ובעולם.

האם זיכרון יכול לייצר מחלה, ניצחון בפורמולה סטודנטים, פתיחת שנת הלימודים בקמפוס, בניין דלורו למדעים ולהנדסה יצא לדרך, נחנך היכל הספורט החדש ע”ש עמוס חורב ועוד מחקרים חדשים ופורצי דרך.

לקריאה מלאה:

https://mailchi.mp/technion.ac.il/technion-live-november-2021?e=0c66d151be

 

 

 

 

 

 

חוקרות בטכניון מדווחות על פיתוח מולקולה ייעודית העשויה לבלום התפתחות של מחלת אלצהיימר. המולקולה מפרקת את הקומפלקס הכימי הרעיל Cu–Aβ וכך בולמת את תמותת התאים המעורבת במחלה. את המחקר הובילו פרופ’ גליה מעין והדוקטורנטית אנסטסיה בהר מהפקולטה לכימיה ע”ש שוליך.

פרופ' גליה מעין

פרופ’ גליה מעין

יוני נחושת הם מרכיב מרכזי במבנה ובתפקוד של תאים שונים בגוף. עם זאת, הצטברות שלהם עלולה להוביל להרעלת תאים וכך לגרום תופעות מסוכנות ובהן עקה חמצונית, הפרעות לב וכלי דם ומחלות ניווניות של המוח ובהן אלצהיימר.

אחד המנגנונים המעורבים בהתפתחות אלצהיימר הוא היווצרות של רדיקלים חופשיים הפוגעים בתאי המוח. אלה הם  חומרים מחמצנים הנוצרים בין השאר על ידי Cu–Aβ – תרכובת של נחושת ועמילואיד בטא.

כיום כבר ידוע שפירוק של קומפלקס זה, כלומר הפרדת הנחושת מהעמילואיד, בולם את תמותת התאים ואת התפתחות המחלה. הפרדה זו נעשית באמצעות קלציה (Chelation) – שימוש במולקולות הנקשרות ליוני הנחושת ומפרידות אותם מהעמילואיד.

אולם אתגר זה אינו פשוט, משום שמולקולות הקלציה חייבות למלא כמה תנאים כימיים וקינטיים חשובים ובהם יציבות ועמידות בתהליכי חמצון-חיזור. חשוב גם שבתהליך ההפרדה האמור לא יילכדו מולקולות אבץ, שגם הן חיוניות לתפקוד הנוירונים (אך אינן גורמות לרעילות כאשר הן קשורות לעמילואיד); אם האבץ אינו נקשר למולקולת הקלציה, היא יכולה להמשיך לקשור את יוני הנחושת.

הדוקטורנטית אנסטסיה בהר

הדוקטורנטית אנסטסיה בהר

חוקרות הטכניון מדווחות בכתב העת Angewandte Chemie על הצלחה בפיתוחה של מולקולת קלציה מלאכותית חדשה העונה לכל הדרישות הללו. המולקולה, הקרויה P3, היא מולקולה מלאכותית  דמוית פפטיד ומסיסה במים, המבצעת את המשימה האמורה באופן סלקטיבי: היא נקשרת לנחושת באופן חזק ויוצרת את קומפלקס CuP3, מפרידה את הנחושת מהעמילואיד ובכך מעכבת ואף מדכאת יצירת חומרים מחמצנים מזיקים, ואינה יוצרת בתהליך זה תהליכי חמצון חדשים. היא אומנם קושרת יוני אבץ ואף מוציאה אותם מהעמלואיד מהר יותר מאשר את יוני הנחושת, אולם הקישור ליוני האבץ חלש ואורך זמן קצר ולכן בפועל היא קושרת בעיקר יוני נחושת.

בתרשים, משמאל לימין: חמצון של יוני הנחושת בקומפלקס של עמילואיד )המכיל גם יוני אבץ( מוביל ליצירת קומפלקס עמילואיד רעיל וחומרים מחמצנים מזיקים (ROS). מולקולת הקלציה המסיסה במים מסירה את יוני הנחושת מן הקומפלקס העמילואידי על ידי יצירת קומפלקס חדש יציב ומדכאת את יצירת החומרים המחמצנים המזיקים ((NO ROS, וכך מנטרלת את רעילות העמלואיד.

בתרשים, משמאל לימין: חמצון של יוני הנחושת בקומפלקס של עמילואיד )המכיל גם יוני אבץ( מוביל ליצירת קומפלקס עמילואיד רעיל וחומרים מחמצנים מזיקים (ROS). מולקולת הקלציה המסיסה במים מסירה את יוני הנחושת מן הקומפלקס העמילואידי על ידי יצירת קומפלקס חדש יציב ומדכאת את יצירת החומרים המחמצנים המזיקים ((NO ROS, וכך מנטרלת את רעילות העמלואיד.

למאמר בכתב העת Angewandte Chemie לחצו כאן

היקף הפרס כמיליון דולר והוא הפרס הכספי הגדול בעולם המוענק בתחומים אלה. הפרסים ניתנו לשמונה חוקרים ישראלים, שלושה מהם כאמור חוקרים בטכניון: פרופ’ אבנר רוטשילד מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים, פרופ’ גדעון גרדר מהפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון וד”ר יניב רומנו מהפקולטה למדעי המחשב ע”ש טאוב והפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי.

פרופ’ רוטשילד ופרופ’ גרדר הם חברי GTEP, תוכנית האנרגיה ע”ש ננסי וסטיבן גרנד בטכניון. הם זכו ב”פרס על מחקר פורץ דרך” על תרומתם לפיתוח טכנולוגיה חדשנית שמחוללת מהפכה בייצור מימן ירוק – דלק חלופי מבטיח שהשימוש בו יקטין את פליטות המזהמים וגזי החממה. הטכנולוגיה החדשנית שפיתחו השניים עם ד”ר חן דותן וד”ר אביגיל לנדמן, שהיו סטודנטים שלהם, הובילה להקמתה של חברת ההזנק H2PRO. לאחרונה זכתה החברה בתואר “החברה הטובה ביותר” בתחרות הבין-לאומית New Energy Challenge של ענקית האנרגיה SHELL. “ועידת האקלים בלגזגו העלתה את הבעיה הקשה ביותר הניצבת בפני האנושות – שינויי האקלים,” אמר פרופ’ גרדר. “מדובר בבעיה קשה ומורכבת שצמחה מתוך השימוש באנרגיה מחצבית ובשריפה לא מבוקרת של דלקים ב-150 השנים האחרונות. אחד המרכיבים בפתרון הבעיה הזאת הוא מימן ירוק שיופק ממקורות מתחדשים בתהליך ייצור יעיל, כלכלי ובטוח בקנה מידה רחב, ואני שמח שכל זה נמצא בפיתוח שעליו קיבלנו את הפרס.”

פרופ' אבנר רוטשילד (במרכז) ופרופ' גדעון גרדר (מימינו) עם התעודות

פרופ’ אבנר רוטשילד (במרכז) ופרופ’ גדעון גרדר (מימינו) עם התעודות

ד”ר יניב רומנו זכה בפרס לחוקרים בין-לאומיים מובילים המצטרפים כחברי סגל למוסדות להשכלה גבוהה בישראל, זאת על תרומתו פורצת הדרך בתחום מדעי הנתונים, למידת מכונה ועיבוד אותות. הוא השלים את כל תאריו האקדמיים בטכניון וחזר אליו, אחריו פוסט-דוקטורט באוניברסיטת סטנפורד, כחבר סגל בשתי פקולטות: הפקולטה למדעי המחשב ע”ש טאוב והפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי. במחקריו הוא עוסק בפיתוח שיטות מתקדמות לניתוח מידע המבטיחות תאורטית ומעשית את איכות המסקנות המתקבלות על ידי אלגוריתמי למידה חישובית בהיבטים של אמינות, עמידות, הוגנות ונכונות.

ד"ר יניב רומנו (במרכז, מחזיק בתעודה)

ד”ר יניב רומנו (במרכז, מחזיק בתעודה)