כ – 2500 תלמידים חיפאים משתתפים בכנס המדעי השלישי לתלמידי תיכון המתקיים השבוע בטכניון.
התלמידים בסיור במרכז המיקרוסקופים בפקולטה למדע והנדסה של חומרים
הכנס מתקיים זו השנה השלישית ברציפות במסגרת תכנית עידוד לימודי המתמטיקה והמדעים של עיריית חיפה, והוא נערך בשיתוף הטכניון, המדעטק ומשרד החינוך. במהלך ארבעת ימי הכנס, יפגשו מאות תלמידי המדעים בחיפה את בכירי המדענים בטכניון, ישתתפו בהרצאות ובסיורים ויבקרו במעבדות המחקר המתקדמות של הטכניון והמדעטק.
עיריית חיפה מובילה מזה כעשור את תכנית “המצוינות במדעים”, שמטרתה לעודד תלמידים ללמוד מקצועות מדעיים ולהגיע לתעודת בגרות איכותית במקצועות אלה. כ-3,500 מתלמידי ז’-י”ב בחיפה לומדים במסגרת תכניות מצוינות אותן מובילה המחלקה להעצמה חינוכית.
כ- 1,500 מתוכם זוכים להשתלב בתכנית המצוינות במדעים במסגרתה הם לומדים מתמטיקה ברמה גבוהה ולפחות מקצוע מדעי אחד נוסף: פיזיקה, כימיה, ביולוגיה או מדעי המחשב. ההשקעה בתכנית הניבה בשנים האחרונות פירות, כאשר שיעור הלומדים לימודי מדעים מוגברים בחיפה עומד על 45%.
את הכנס פתח נשיא הטכניון פרופ’ פרץ לביא שאמר: “העולם בו אנו חיים משתנה בקצב מהיר, הטלפון החכם היה המצאת השנה רק לפני עשור והיום הוא כבר נמצא בכל כיס. כשתגיעו לגיל תעסוקה, חלק מהמקצועות שאנו מכירים היום כבר ייעלמו ואת בני האדם יחליפו רובוטים או מכונות לומדות. אבל רובוטים לא יחליפו לעולם את האנשים היצירתיים – את המדענים, החוקרים והמהנדסים, והם אלה שיתוו את חיינו בעתיד. לכן הבחירה שלכם בלימודי כימיה, מדעים והנדסה היא החלטה נבונה “.
פרופ’ פרץ לביא נשיא הטכניון בכנס
לאחר מכן התקיימו הרצאותיהם של ד”ר תום רן “מדע – כבר לא מדע בדיוני” והרצאתו של גיא דגן “המערב הפרוע של הסייבר”. בתום הרצאות הפתיחה סיירו כ-900 תלמידי כיתות י’-י”א ב-13 מהפקולטות בטכניון ונחשפו לפעילויות מגוונות ובהן הדגמות פיזיקליות, סימולציות ברפואה, מעבדת חלל, יישומי לייזר בהנדסה ביו-רפואית, דיאגנוסטיקה אישית באמצעות ננו-חרירים, מעבדת מציאות מדומה, בניית כלי טיס בלתי מאויש ועוד.
הכנס מוקדש מדי יום לתלמידי שכבת גיל שונה ובהתאם לכך נבנה התוכן של הכנס באותו היום. היום השני של הכנס מוקדש לתלמידי כיתות י”ב שישמעו בין היתר הרצאה של ארז לבנה על הדרך הטובה ביותר לחוות את העתיד וליצור אותו, וסיוון יערי תספר על המיזם שלה להאיר את אפריקה. כמו כן יתקיים פאנל בוגרי התיכוניים בעיר שיספרו על לימודיהם בטכניון. בסיכום היום פקולטות על הבר, דוכני מידע ושיח אישי עם נציגי הפקולטות השונות בטכניון.
מחר [יומו השלישי של הכנס] יוקדש לתלמידי כיתות ח’ ט’ ויכלול בין היתר הרצאה של צמרת פירסט “כשניצוץ החדשנות פוגש את המציאות”. לאחר מכן ישתתפו התלמידים בסדנאות מדעיות, בתיבת מוח “נפלאות החומר” ועוד.
יומו הרביעי של הכנס לתלמידי כיתות ז’ יתקיים במוזיאון המדעטק ובו יתנסו התלמידים בסדנאות כגון שיגור טילים, המסע לחלל ומסע ביקום ויבקרו בתערוכת האסטרונומיה.
ב-23 בפברואר השתתפו בכירי חברת Microbot Medical בטקס צלצול הסגירה
Closing Bell Ceremony בבורסת נאסדק. ההשתתפות בטקס היא מחוות כבוד של נאסדק הניתנת בדרך כלל לחברות הנסחרות בה.
Microbot Medical מבוססת על טכנולוגיה שפותחה במעבדתו של פרופ’ משה שהם מהפקולטה להנדסת מכונות בטכניון, שהשתתף גם הוא בטקס. ביולי האחרון הוזמנו לטקס הצלצול נציגי חברה אחרת שייסד פרופ’ שהם – מזור רובוטיקה.
Microbot Medical מתמחה בתכן ובפיתוח של טכנולוגיות מיקרו-רובוטיות לשימושים רפואיים, והמוצר המרכזי שלה הוא רובוט זעיר לניקוז מים המצטברים במוחם של חולי הידרוציפולוס (מיימת ראש). בנובמבר 2016 הפכה החברה לחברה ציבורית.
יום המשפחה תשע”ז: התאומות איריס ולילך נעמת מקריית טבעון עושות הכל יחד – ובשבוע שעבר הן קיבלו יחד תעודות “מצטיין נשיא” מנשיא הטכניון
בתמונה מימין לשמאל: רות לילך פרידמן, לילך נעמת, פרופ’ פרץ לביא נשיא הטכניון ואיריס נעמת.
בשבוע שעבר העניק נשיא הטכניון פרופ’ פרץ לביא תעודות “מצטייני נשיא” ל-298 סטודנטים מצטיינים ובהם איריס ולילך נעמת, תאומות בנות 25. הממוצעים של שתיהן נעים באזור ה-95 ולכן זו אינה הפעם הראשונה שהן מקבלות תעודת מצטיין נשיא.
הן לא יודעות אם הן תאומות זהות מבחינה ביולוגית אבל ברור שהן דומות מאוד ושהן עושות הכל יחד. הן גדלו בעיר רחובות והיו יחד בגן, ביסודי בכיתות נפרדות, בחטיבה ביחד (לאחר שאמא שלהן נלחמה שלא יפרידו ביניהן) ובתיכון שוב בכיתות נפרדות אם כי באותה מגמה – פיזיקה וכימיה. לאחר סיום הלימודים בתיכון דה שליט התגייסו לצבא – כל אחת ליחידה אחרת – אבל לאחר השחרור ותקופה קצרה של עבודה לצורך חיסכון התאחדו לטיול משותף באירופה: איטליה, צרפת, גרמניה, אירלנד, הולנד וצ’כיה. אביהן שמעון נעמת ז”ל, שנפטר לפני שנתיים, ביקר אותן פעמיים במהלך הטיול ההוא.
בתקופת השירות הצבאי שלהן עברה המשפחה לטבעון, מה שהקל עליהן בהמשך לבחור בלימודים בטכניון. “בדקנו כמה אפשרויות,” אומרת לילך, “והתרשמנו שהטכניון הוא האופציה הטובה ביותר. כיום ברור לנו שזאת הייתה הבחירה הנכונה ולא רק מבחינת רמה אקדמית אלא גם מבחינת היחס לסטודנטים. הרישום למקצועות בתחילת הסמסטר פשוט וידידותי, המזכירויות וחברי הסגל מתייחסים ברוב המקרים באופן יפה לסטודנטים, וגם העובדה שיש כאן אגודת סטודנטים חזקה פועלת לטובתנו.”
בהרשמה לטכניון הן התלבטו בין כימיה להנדסה כימית, ובסופו של דבר בחרו באופציה השנייה והחלו ללמוד בפקולטה להנדסה כימית בטכניון ב-2013. את הבחירה מסבירה איריס בכך ש”הכוונה היא לצאת לעולם העבודה אחרי התואר הראשון, ונראה לנו שעם תואר בהנדסה יהיה יותר קל.” כיום הן לומדות במסלול הנדסה ביוכימית בפקולטה – לילך בשנה רביעית ואיריס, שלקחה הפסקה מהלימודים בתום הסמסטר הראשון, בשנה שלישית. “היום כבר מכירים אותנו בפקולטה,” אומרת לילך, “אבל בהתחלה היו מתבלבלים בינינו. כשאיריס חזרה לפקולטה אחרי הפסקת לימודים, חלק מהמתרגלים לא הבינו למה אני חוזרת על קורסים שכבר קיבלתי עליהם ציון טוב. אז הסברנו להם שאנחנו שתיים – איריס אחת ולילך אחת.”
בתמונה מימין לשמאל: איריס נעמת ולילך נעמת
ללילך ולאיריס יש שני אחים גדולים – אח שלומד לתואר שני בפילוסופיה באוניברסיטה העברית בירושלים ואחות שסיימה דוקטורט בחקלאות בנוה יער (שלוחה של מכון וולקני). אביהן, שמעון נעמת ז”ל, עסק בנגרות ונפטר בתקופת לימודיהן של התאומות בטכניון. “הוא רצה מאוד שנרכוש השכלה גבוהה ולפחות הספיק להיות בטקס מצטייני הנשיא הראשון שלנו,” אומרת לילך.
אמן של לילך ואיריס, רות לירון פרידמן, מספרת בגאווה: “כל הילדים שלי סטודנטים מצטיינים ואני גאה בהם מאוד. איריס ולילך הן חברות טובות ותמיד היו, ואני חושבת שזה נובע מכך שחלק ממוסדות הלימוד הלכו עם הגישה שלי להשאיר אותן יחד. הן מתקשרות מאוד טוב זו עם זו והרבה מזה בזכות זה שהיו יחד באותו הגן ובאותה הכיתה. ולמרות כל מה שאומרים על תאומים ועל הצורך להפריד ביניהם, כל אחת מהבנות פיתחה אישיות משל עצמה. לכל אחת מהן יש גם את העולם שלה ואת הדרך שלה.”
צוות חוקרים בראשות פרופ’-משנה מיטל לנדאו מהפקולטה לביולוגיה בטכניון פענח מבנה חדש של חלבון שלא היה ידוע עד כה. המאמר המתפרסם בכתב העת המדעי היוקרתי Science חושף לראשונה סיב עמילואידי שבעזרתו תוקף החיידק האלים “סטפילוקוק זהוב” את תאי האורגניזם ואת מערכת החיסון שלו. פריצת הדרך המדעית צפויה להוביל לפיתוח תרופה אנטיביוטית ייעודית שתתמודד עם החיידק ביעילות רבה יותר
פרופ’-משנה מיטל לנדאו מהפקולטה לביולוגיה בטכניון
סטפילוקוק זהוב, אחד החיידקים האלימים הידועים כיום, תוקף את התאים ואת מערכת החיסון של האורגניזם המאחסן, וזאת בין השאר באמצעות סיבים ייחודיים שהוא מפריש. כך עולה ממחקר שהובילה פרופ’-משנה מיטל לנדאו מהפקולטה לביולוגיה בטכניון. להערכתה צפוי הגילוי להוביל לפיתוח אנטיביוטיקה ייעודית שתפגע בסיב וכך תאפשר לתאי מערכת החיסון להתמודד עם החיידק ביעילות.
המחקר המתפרסם בכתב העת Science התבצע ע”י חוקרים במעבדת לנדאו: הדוקטורנטית עינב טייב-פליגלמן, מנהלת המעבדה ד”ר אורלי טבצ’ניקוב, אשר משה וד”ר אורית גולדשמידט-טרן. לעבודה תרמו גם חוקרים ממאיץ החלקיקים בגרנובל (צרפת) ומאוניברסיטת קליפורניה לוס אנג’לס (UCLA).
סטפילוקוק זהוב הוא חיידק תוקפני במיוחד שהתגלה בסוף המאה ה-19 בסקוטלנד ושימש את אלכסנדר פלמינג בתרבית המפורסמת שבה התגלה הפניצילין. חיידק זה עמיד לזנים רבים של אנטיביוטיקה ואחראי לחלק ממקרי ההדבקה המתרחשים בבתי חולים ובקהילה. שמו הלטיני, Staphylococcus aureus (אשכול ענבים זהוב), נובע מצורתו המזכירה אשכול.
במאמר, המציג לראשונה גם מבנה גבישי ראשון מסוגו ברזולוציה אטומית, נחשף כלי נשק המסייע לחיידק: סיב עמילואידי מסוג שלא היה ידוע עד כה. עמילואידים, חלבונים הידועים לשמצה בשל קישורם למחלות נוירו-דגנרטיביות כגון אלצהיימר ופרקינסון, יוצרים סיבים חלבוניים – מעין קורי עכביש – המאופיינים במבנה מסודר ויציב מאוד. יציבות זו מאפשרת להם להחזיק מעמד בתנאים קיצוניים שחלבונים רגילים לא שורדים בהם, ואחת הדוגמאות המפורסמות לכך היא מגפת “הפרה המשוגעת” שפרצה באנגליה בשנת 1986. לדברי פרופ’-משנה לנדאו, “המחלה הזאת הפתיעה את הקהילה המדעית מפני שהגורם לה לא היה וירוס ולא חיידק אלא חלבון שנקרא פריון, בעל מבנה של עמילואיד. פתאום התברר שגם חלבון יכול לעבור בין אורגניזמים, ובשל יציבותו הוא הדביק בני אדם דרך אכילת בשר נגוע – כלומר לא התפרק בשלבים של עיבוד הבשר, בישולו ועיכולו.”
חלבון הפריון של “הפרה המשוגעת”, בדומה לכל העמילואידים שהתגלו עד כה, שייך לקבוצה בעלת מבנה הקרוי cross-ß. במחקר הנוכחי התגלה עמילואיד בעל מבנה חדש לגמרי, שקיבל את השם cross-α. “ידענו שיש בידנו משהו ייחודי, אבל רק אחרי כמה נסיעות למאיצי חלקיקים בגרנובל ובשיקגו הצלחנו לאמת את היותו עמילואיד מסוג חדש. כדי לפרסם את התגלית ב-Science נדרשה עוד עבודה רבה, אבל מהרגע הראשון היה ברור לנו שמדובר בתגלית דרמטית מאוד המהווה שינוי פרדיגמה.”
אנטיביוטיקה ממוקדת והצצה ראשונה לעולם חדש של עמילואידים
הדוקטורנטית עינב טייב-פליגלמן
פרופ’-משנה לנדאו מעריכה כי הגילויים המתפרסמים כעת עשויים להוביל לפיתוח סוגי אנטיביוטיקה המבוססים על מנגנון פעולה חדש. מנגנון זה יפגע בחלבון (עמילואיד) וכך ינטרל לפחות את אחד מכלי הנשק החשובים של החיידק האלים. להערכתה, מאחר שאנטיביוטיקה זו לא תחסל את החיידק אלא רק תגדיל את פגיעותו, היא לא תוביל להתפתחות מהירה של עמידות חיידקית כלפיה. “עמידות לאנטיביוטיקה מתפתחת בחיידקים בעקבות לחץ אבולוציוני – הברירה הטבעית מובילה להתפתחות של חיידקים שהאנטיביוטיקה לא מצליחה להרוג. אם נפחית את הלחץ על החיידק, ולא נפגע בו אלא רק בהיבטים האלימים שלו, יתכן שהעמידות לאנטיביוטיקה לא תמהר להתפתח.”
לגבי המשך הדרך מבהירה פרופ’-משנה לנדאו כי פיתוח תרופות נעשה בדרך כלל מחוץ לכותלי האקדמיה בשל עלותו הגבוהה של התהליך. “עם זאת, אנחנו יכולים לתת למפתחי התרופות ידע מדעי שיאיץ ויוזיל את תהליך הפיתוח. התגלית הנוכחית – פענוח המבנה של עמילואיד cross-α – מהווה קפיצת מדרגה בתהליך כזה. כעת האתגר שלנו הוא למצוא את החומר שיעכב את cross-α וכך יפרק את החיידק מנשקו. בהיבט המדעי יש כאן שיעור חשוב: חשיבה מחוץ לקופסה פותחת דלתות חדשות לעולם העמילואידים. פענוח מבנים חדשים עשוי להוביל לתובנות הקשורות גם למחלות נוירו-דגנרטיביות וגם לעמילואידים ‘טובים’, המשתתפים בהגנה טבעית מפני זיהומים. ממצאים אלו יאפשרו פיתוח אמצעים להגנה מפני רעלנים בחיידקים ובפטריות.”
בזכות התשתית המחקרית
ד”ר אורלי טבצ’ניקוב
פרופ’-משנה לנדאו השלימה תואר ראשון ברוקחות באוניברסיטה העברית ושני תארים באוניברסיטת תל אביב – תואר שני בנוירוביוכימיה ותואר שלישי בביואינפורמטיקה מבנית. לאחר הדוקטורט יצאה לפוסט-דוקטורט באוניברסיטת קליפורניה לוס אנג’לס (UCLA), שם התמחתה במיקרו-קריסטלוגרפיה בקרני X ובעמילואידים הקשורים במחלת אלצהיימר. “בתום הפוסט-דוקטורט,” היא אומרת, “בחרתי בטכניון בין השאר בזכות תשתיות המחקר המעולות הקיימות בו. במרכז לביולוגיה מבנית, שהוקם ביוזמתו של חתן פרס נובל לכימיה פרופ’-מחקר אהרן צ’חנובר בהשקעה של כ-5 מיליון דולר, יש תשתית מעולה ברמה עולמית שמאפשרת לפתור מבני חלבונים ברזולוציה אטומית.” במהלך השנים זכתה פרופ’-משנה לנדאו במלגות ובמענקים רבים ובהם מענק מרי קירי, מענק תכנית מרכזי המצוינות בישראל ((ICORE, מלגת אלון, ומענקי הקרן הדו לאומית ישראל-ארה”ב, הקרן הלאומית למדע וקרן ישראל-גרמניה (DIP).
מימין לשמאל : ד”ר אורלי טבצ’ניקוב, עינב טייב-פליגלמן ופרופ’-משנה מיטל לנדאומבנה גבישי של סיב עמילואידי ממקור אנושי (מימין) ושל סיב העמילואיד בחיידק שהתגלה כעת (משמאל). המבנה התלת-ממדי, ברזולוציה אטומית, התקבל באמצעות קריסטלוגרפיה בקרני רנטגן – שיטה המספקת מבט על המבנה עד לרמת האטום הבודד. הסיב הארוך, שיכול תיאורטית להתארך עוד ועוד, בנוי משני משטחים (בסגול ובאפור) שצמודים זה לזה בכוח קשרים כימים. כל משטח בנוי מאותה יחידה (פפטיד) שחוזרת על עצמה לאורך המשטח. מבנים של עמילואידים שהתקבלו עד היום הראו תצורה דומה, אך המבנה של כל יחידה (פפטיד) שונה מהותית במקרה שלפנינו. בעוד שכל יחידה בעמילואידים “סטנדרטיים” יוצרת מבנה מיושר (הנקרא β-strand), העמילואיד בחיידק יוצר מבנה של סליל (α-helix). לכן, אם עד היום הוגדר עמילואיד כמבנה של cross-β (היחידות החוזרות על עצמן אנכיות לציר הסיב, ולכן יש “הצטלבות”), המבנה החדש נקרא cross-α.מורפולוגיה כללית של הסיב העמילואידי המופרש מחיידק אלים. התמונה נלקחה בעזרת מיקרוסקופ אלקטרונים מאפשרת מבט כללי על הסיב העמילואידי. בתמונה זו לא נראה את האטום הבודד ואפילו לא את המולקולה הבודדת, אלא את המורפולוגיה הכללית: כמה סיבים נכרכים זה בזה ויוצרים מבנה חזק ויציב, תוך התפתלות של הסיב על עצמו. לסיבים עמילואידיים הקשורים למחלות נוירו-דגנרטיביות מורפולוגיה דומה, ולכן הם שויכו לאותה קבוצה. ללא הפענוח הנוכחי של המבנה האטומי של הסיב (באמצעות קריסטלוגרפיה) לא היינו מבחינים בהבדלים.
יותר מ-5,000 צעירות וצעירים הגיעו בשבוע שעבר ליום הפתוח בטכניון. ביום זה, המתקיים בטכניון בכל שנה, נחשפים בפני המתעניינים מסלולי הלימוד לתואר ראשון ב-18 הפקולטות הפועלות בטכניון: הפקולטות ההנדסיות והמדעיות, הפקולטה לרפואה, הפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים והפקולטה לחינוך למדע וטכנולוגיה, וכן תוכנית המצוינים של הטכניון.
ב”מתחם הפקולטות” שהוקם בלב הקמפוס הציגו סטודנטים וחברי סגל את תכניות הלימוד ואת מסלולי הלימוד המוצעים. בבנייני הפקולטות ובמעבדות המחקר ברחבי הטכניון התקיימו סיורים, פגישות עם הדיקנים, הרצאות היכרות והרצאות מדעיות של מיטב חוקרי הטכניון. בנוסף עמדו לרשות המתעניינים נציגי יחידת דיקן הסטודנטים בטכניון, האמונים על מתן סיוע לסטודנטים, מעונות, מלגות ופעילויות רווחה. אגודת הסטודנטים בטכניון העמידה דוכן מיוחד ובו הציגה את פעילויות החברה, הספורט והפנאי המתקיימות בקמפוס.
אריקה לנג בת 23 מאור עקיבא רוצה ללמוד רק בפקולטה להנדסה ביורפואית. “חיפשתי המון זמן מקצוע,” היא מספרת, “ומישהו שאני מכירה המליץ לי על ביורפואה ומאז אני סגורה רק על זה. תמיד נמשכתי לתחומי המדעים וכעת השילוב עם לימוד על גוף האדם הסתדר לי טוב. היום הפתוח היה מצוין. שמעתי הרצאה בפקולטה שהסבירה על המסלולים השונים, וזה מאוד עזר לי להבין מה לומדים.”
רוזאן עראודה מכפר מרר רוצה ללמוד הנדסת מכונות. לדבריה, “הלכתי למפגש והיה מאוד מעניין – למדתי הרבה דברים חדשים. אני מתחברת יותר לנושאים ההנדסיים ואוהבת ללמוד פיזיקה.” חברתה לאנה שחאדה, שבאה איתה, רוצה ללמוד הנדסה ביורפואית. שתי הצעירות בנות ה-19 הן בוגרות של התכנית הקדם אקדמית “ניצני הטכניון”.
היום הפתוח התקיים עד השעה 16:00. לרשות המתעניינים עמד לאורך כל היום מתחם הייעוץ לקראת רישום, בו ניתן ייעוץ אישי, סיוע בחישוב ציון הסכם (סף הקבלה לטכניון, המורכב מציוני הבגרות ומציון הבחינה הפסיכומטרית), ובמידת הצורך הכוונה לבחירת המסלול המתאים ביותר.
תמונות מהיום פתוח:
תמונות מהיום פתוחתמונות מהיום פתוחתמונות מהיום פתוח
אפיון תלת-ממדי שפותח על ידי ד”ר תמר סגל-פרץ מהפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון ועמיתיה באילינוי יקדם מזעור בתהליכי ייצור של התקנים אלקטרונים
ד”ר תמר סגל-פרץ
טכנולוגיה חדשה שפיתחה חוקרת בטכניון, במהלך מחקר הפוסט-דוקטורט שלה באוניברסיטת שיקגו, צפויה לחולל פריצת דרך דרמטית במזעורם של התקנים אלקטרוניים. את המחקר, שבו השתתפו חוקרים מאוניברסיטת שיקגו וממעבדות ארגון באילינוי, הובילה ד”ר תמר סגל-פרץ, כיום חברת סגל בפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון בטכניון.
המחקר, שהתפרסם בכתב העת ACS Nano, מתמקד בהתארגנות עצמית (self-assembly) של בלוק-קופולימרים (block copolymers) – שרשראות פולימריות המשמשות כתבניות בתהליכי ייצור (ננו-פבריקציה). המאמר מציג גישה חדשה לייצור ננו-תבניות בתהליכי התארגנות עצמית של בלוק-קופולימרים. גישה זו מאפשרת ייצור בממדים הקטנים מ-10 ננומטר, הנחשבים לאתגר מורכב בתעשיית המיקרו-אלקטרוניקה.
אל עומק השכבות
מזעור לממדים קטנים ושימוש בבלוק-קופולימרים דורשים הבנה מעמיקה של התהליכים המתרחשים בעומק השכבות, ולדברי ד”ר סגל-פרץ “רוב הכלים הקיימים כיום בוחנים רק את פני השטח של החומר, וכך מחמיצים מידע חשוב הנמצא מתחת לפני השטח.”
המחקר המתפרסם כעת מראה שהגישה החדשה – מיפוי תלת ממדי של המבנים באמצעות טומוגרפיה במיקרוסקופיית אלקטרונים חודרת (STEM tomography) – חיונית להבנת תהליכי התארגנות עצמית וליצירת ננו-תבניות שאיכותן גבוהה הרבה יותר. “שילוב של סימולציות מולקולריות עם המידע התלת-ממדי שנאסף מאפשר לנו להבין את האינטראקציות שבין הקופולימרים לתבניות על המצע ואת מקור התנודות המרחביות בננו-מבנים.”
החוקרים מעריכים כי במחקר זה הם סוללים דרך לתכנון ולייצור של תבניות משופרות ליצירת רכיבים אלקטרוניים שגודלם אינו עולה על 5 ננומטרים – הרבה פחות מהרכיבים הנוכחיים המיוצרים בפוטוליטוגרפיה, כלומר בהקרנת אור דרך מסכה. בפוטוליטוגרפיה מגביל אורך הגל את מזעור התבניות לייצור. עבור התקנים קטנים יש צורך באורכי גל קצרים, והפקת קרינה יציבה כזו היא משימה קשה יותר. לדברי ד”ר סגל-פרץ, “היתרון בבלוק קופולימרים הוא שגודל התבנית נקבע על ידי הכימיה של הפולימר ולא על ידי גורם חיצוני כגון אורך גל.”
ייצור ננו-תבניות על יד סידור עצמי מוכוון של בלוק-קופולימרים. המבנה התלת-ממדי של הננו-תבניות נחשף באמצעות אפיון ב-TEM tomography.
ארגון עצמי מוכוון
אולם ארגון עצמי לבדו אינו מספיק לצורכי ייצור, משום שמיקום התבניות שנוצרות בדרך זו אינו נשלט. “כדי לכוון את הפולימרים למיקום הרצוי אנחנו מייצרים תבנית ראשונית, שקל מאוד לייצר, והיא מכוונת את הפולימרים. לתהליך זה קוראים התארגנות עצמית מוכוונת – directed self-assembly. שילוב של גישה זו עם תהליכי פוטוליטוגרפיה קיימים מאפשר לנו להתגבר על המגבלות בייצור ננו-תבנית, תוך שמירה על עלות נמוכה.”
כאמור, אחד האתגרים בייצור רכיבים אלקטרוניים היא קיומם של פגמים בתבנית. מדובר בבעיה מדעית וטכנולוגית משום שללא זיהוי מלא של הפגמים הנמצאים מתחת לפני השטח, אי אפשר להבין את מקור הפגמים ולכן אי אפשר לפתח שיטות ייצור משופרות. “בסופו של דבר העולם הוא תלת ממדי,” אומרת ד”ר סגל-פרץ, “ולכן שום ייצוג דו ממדי שלו אינו מספק.”
שלושה תארים בטכניון
ד”ר תמר סגל-פרץ השלימה את כל תאריה בטכניון – לאחר תואר ראשון בהנדסה ביוכימית בפקולטה להנדסה כימית היא עבדה בתעשייה בפיתוח מערכות לראיית לילה, ולאחר מכן המשיכה לדוקטורט ישיר במסגרת מכון ראסל ברי לננו טכנולוגיה (RBNI). את הדוקטורט עשתה בהנחיית פרופ’ גיטי פריי בפקולטה להנדסת חומרים בנושא תאים סולריים מבוססי פולימריים. לאחר פוסט-דוקטורט באוניברסיטת שיקגו ובמעבדה הלאומית בארגון (Argonne) הצטרפה לסגל הפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון.
סרטונים :
המבנה התלת-ממדי של ננו-תבניות מבלוק-קופלימרים, כפי שמתקבל מאפיון ב-TEM tomography. רוחב כל תבנית הוא כ-10 ננומטר.
האפיון התלת-ממדי מאפשר הצצה ישירה אל התנודות המרחביות של בלוק-קופולימרים. בייצור רכיבים אלקטרוניים דרושות תבניות עם תנודות קטנות ככל האפשר. הסרטון מציג סדרת חתכים שהתקבלו באפיון התלת ממדי.
האדריכלים אלי קרמר, שירי מוטס לוין ו-FAB314AW זכו בפרס הראשון בתחרות התכנון למעונות הסטודנטים לרפואה של הטכניון ברחוב אלנבי שבעיר התחתית בחיפה והם יקבלו 40,000 שקל
הטכניון יזם את התחרות במטרה לספק לסטודנטים לרפואה בטכניון מעונות חדישים, נוחים ומרווחים ברח’ אלנבי 85 בחיפה. לתחרות הוגשו 55 הצעות במסלול לאדריכלים ושש הצעות במסלול לסטודנטים. בתחרות נשקלו היבטים רבים ובהם מקוריות, יצירתיות, תרומת הבניין לסטודנטים ולציבור הרחב, חידוש אורבני, אלגנטיות ורבגוניות צורנית.
חברי ועדת השיפוט היו: נשיא הטכניון פרופסור פרץ לביא (יו”ר), דיקן הסטודנטים פרופ’ בני נתן, דיקן הפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון פרופ’ שמעון מרום, סמנכ”לית התפעול בטכניון זהבה לניאדו, האדריכל זהר אלטמן ואנשי הפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים הפרופסורים יאשה גרובמן ויהודה קלעי. מזכירת חבר השופטים היתה אדריכלית הטכניון ורה צובארי.
השופטים ציינו כי ההצעה הזוכה “מייצרת מפגשים מעניינים ברמת הבניין וברמת הרחוב, והתוצאה היא בניין מענין וחדשני המציע איכות חיים וקהילה ומהווה מנוף לחידוש אורבני.”
בפרס השני (20,000 שקל) זכו האדריכלים ניר עובדיה ורם קפלן. בפרס השלישי (10,000 שקל) זכה האדריכל אופיר פיכמן. בציון לשבח זכו האדריכלים צבי הראל ואורי מיליק בשיתוף האדריכל ארז לוינברג, ובציון לשבח נוסף זכו אליאב אדריכלים בע”מ. במסלול הסטודנטים זכו שמעון רוסצבסקי, ליה טרכטנברג ולורנצו פיאניז’ני.
הפרסים לזוכים יוענקו בטקס חגיגי במעמד נשיא הטכניון פרופ’ פרץ לביא, שיתקיים בתחילת אפריל בפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים בטכניון.
בתמונות: הדמייה של הבניין. קרדיט: אלי קרמר, שירי מוטס לוין ו-FAB314AW
איך נראה הטכניון לפני 50 שנה? מה לבשו הסטודנטים בשנות ה-70? איך בילו בשעות הפנאי ואיך למדו למבחנים? איך חיפשו ספרים בספרייה ומה אכלו בקמפוס? אם כל זה מעניין אתכם, היכנסו לסיור וירטואלי בתערוכה “הטכניון – אז ועכשיו” המוצגת בגלריית הספרייה המרכזית ע”ש אלישר בטכניון. את התערוכה אוצרת ענת הר-גיל מאגף מחשוב ומערכות מידע בטכניון.
בתערוכה מוצגים צילומים המתארים את הווי החיים בקמפוס הטכניון בעבר ולידם, בהתאמה, מוצגים צילומים
המתארים את הווי החיים העכשווי בקמפוס. הצילומים ההיסטוריים, המודפסים בשחור-לבן על נייר, נבחרו מתוך
הארכיון ההיסטורי של הטכניון והצילומים העכשוויים לוקטו מתוך אוספי צילומים דיגיטליים.
הרעיון לתערוכה נולד בנקודת זמן שבה מתבצע פרויקט סריקה דיגיטלית וקיטלוג של אוספי הארכיון ההיסטורי של הטכניון. בארכיון הממוקם בספרייה המרכזית על שם אלישר, מאוחסנים בתנאי שימור קפדניים, אלפי פריטים המתעדים את ההיסטוריה של הטכניון, החל מהקמת בניין הטכניון (“הטכניקום”), ב- 1912 בהדר הכרמל. לתהליך הדיגיטציה חשיבות עצומה בתיעוד, בשימור ובהנגשת ההיסטוריה לדורות הבאים.
בשלב הראשון של איסוף החומר לתערוכה נסרקו מתוך הארכיון ההיסטורי, צילומים רבים המתעדים את הווי
החיים בקמפוס. לאחר בחינה של מאות תצלומים, נבחרו אלה המתמקדים בהיבט האנושי, ללא התייחסות לנושא, לסדר כרונולוגי או לחשיבות. בשלב השני, נערך חיפוש באוספים דיגטליים ובאתרי אינטרנט, אחר צילומים עכשוויים המתעדים סיטואציות דומות.
חוקרים בפקולטה לביולוגיה בטכניון ועמיתיהם בארגנטינה, באורגוואי ובארה”ב מפרסמים ממצאים דרמטיים הנוגעים לתהליך האיחוי הבין-תאי. המחקר התפרסם בשבוע שעבר בכתב העת JCB – The Journal of Cell Biology.
איחוי בין-תאי (Cell-cell fusion) הוא תהליך שבו שני תאים נצמדים זה לזה, קרומיהם נפרמים באזור המגע ושני התאים הופכים לאחד. האיחוי חיוני לתהליכים ביולוגיים משמעותיים ובהם רבייה מינית, הדבקה ויראלית וצמיחת איברים בגוף. זאת משום שבתהליך ההפריה מתאחים תא הזרע ותא הביצית; בהדבקה ויראלית מתאחים הווירוס ותא של האורגניזם המארח; ובצמיחת איברים מתאחים כמה תאים של אותו אורגניזם ויוצרים תא מרובה גרעינים.
פרופ’ בני פודבילביץ וקלרי ולנסי מהפקולטה לביולוגיה בטכניון, בחנו במחקר הנוכחי את פעילותם של חלבוני איחוי מסוג HAP2 (GCS1) בתאי יונקים.
התגלית המרכזית במחקר היא שחלבוני HAP2 אינם רק חיוניים בתהליך האיחוי אלא גם מספיקים לבדם לקיומו. במילים אחרות, נוכחות של HAP2 מאפשרת לשני תאים להתאחות גם ללא חלבוני איחוי אחרים. “למעשה,” אומר פרופ’ פודבילביץ, “אנחנו מדברים על ‘משפחת-על’ (superfamily) של חלבונים שקיומם מספיק כדי לחולל את תהליכי האיחוי החיוניים ברבייה מינית (איחוי זרע-ביצית), בהדבקה ויראלית (למשל במגיפת הזיקה) ובצמיחת איברים. בשל תפקידם החיוני במגוון אירועים של איחוי בין-תאי אנו מכנים את החלבונים האלה פוסקסינים (Fusexins) – כינוי המשלב את המילים fusion (איחוי) ו-sex.”
קבוצות המחקר הדרום אמריקאיות היו אחראיות לניבויים החישוביים ואילו חוקרי הטכניון ביצעו את ניסויי המעבדה. חלבוני HAP2 נלקחו ממקור צמחי – צמח התודרנית הלבנה (Arabidopsis thaliana) – ושימשו ליצירת איחוי בתאי יונקים. כך גילו החוקרים כי הצלחתו של האיחוי מותנית בהימצאותם של פוסקסינים בשני התאים המועמדים לאיחוי. האיחוי מצליח גם אם הפוסקסינים נמצאים באחד משני תאים אלה בתנאי שבתא השני יימצא EFF-1 – חלבון איחוי שכבר נחקר רבות במעבדת פודבילביץ. ראוי לציין כי המשותף למשפחת-העל של הפוסקסינים אינו הרצף הגנטי אלא המבנה התלת ממדי.
ראשית הרבייה המינית
Clari – קלרי ולנסי מנהלת המעבדה של פרופ’ פודבילביץ
לאור השפעתם של הפוסקסינים במגוון תהליכים ביולוגיים משערים החוקרים כי מדובר במשפחת חלבונים קדומה מאוד, שהביאה לעולם את הרבייה המינית. עד לפני כ-2.5 מיליארד שנה שלטה בעולם החי הרבייה האל מינית (אל-זוויגית), כלומר רבייה שבה התא יוצר עותק של עצמו וכך משמר את הפרופיל הגנטי שלו. התפתחותו של תהליך האיחוי הבין-תאי הביאה לעולם את הרבייה המינית, או הזוויגית, שבה תאים של שני יצורים שונים מתאחים ויוצרים יצור חדש. יתרונה האבולוציוני של הרבייה המינית בכך שערבוב החומר הגנטי משני הורים שונים יוצר מגוון ביולוגי גדול יותר וכך מגדיל את סיכוייו של המין הביולוגי לשרוד. יתר על כן, ערבוב גנטי זה מאפשר תיקון של טעויות גנטיות (מוטציות שליליות), שאינו אפשרי ברבייה האל מינית.
מחקר רב תחומי
המאמר מאגד בתוכו תחומים רבים ושיטות מחקר רבות ובהן בניית מודלים ממוחשבים ועבודה עם תאים חיים בתרבית. בכתיבת המאמר השתתפו פרופ’ בני פודבילביץ, ראש מעבדה בפקולטה לביולוגיה בטכניון, מנהלת המעבדה (מזה שנים רבות) קלרי ולנסי, שהיא המחברת הראשית במאמר, והדוקטורנטית ילנה מטבייב. השותפים מארגנטינה הם דיוויד מוי, מחבר ראשון נוסף במאמר, שתרם לבניית מודל החלבון במחקר, וראש המעבדה שלו, פאבלו אגילר. לחלק מהגילויים במאמר זה תרמה יבגניה לייקינה, עמיתת מחקר בכירה במעבדתו של פרופ’ לאוניד צ’רנומורדיק במכוני הבריאות האמריקאים. השותפים מאורוגוואי הם מרטין גראנה ממכון פאסטר במונטווידאו והקטור רומרו מהאוניברסיטה הרפובליקנית.
פרופ’ פודבילביץ, יליד מקסיקו, הגיע לישראל בתום לימודי התיכון. לאחר תקופת מגורים בקיבוץ ניר דוד הוא חזר למקסיקו, סיים את לימודי התואר הראשון במקסיקו סיטי והמשיך לתואר שלישי באוניברסיטת ייל (Yale) ולפוסט-דוקטורט בקיימברידג’. לאחר נישואיו עלה לישראל ומאז הוא חבר סגל בפקולטה לביולוגיה בטכניון.
למאמר בכתב העת JCB – The Journal of Cell Biology:
https://goo.gl/Xonuyk
הדוקטורנטית ילנה מטבייבצילום מהמחקר: בשני הצילומים נראים תאים אנימליים משתי אוכלוסיות – האחת נצבעה באדום והאחרת בירוק. הצבע הסגול צובע את ציטופלסמת התא ואילו הצבע הירוק צובע את הציטופלסמה ואת גרעין התא, הנראה כעיגול בעל צבע דחוס יותר בתאים. בצילום העליון שומר כל תא על זהותו הנפרדת ואילו בצילום התחתון, שבו מבוטאים חלבוני HAP2 צמחיים, מתאחים התאים וכך נוצר תא אחד בעל שלושה גרעינים.
לסרטון
הסבר : קרומי התא של שלושת התאים שבריבוע מתאחים בסביבות שנייה 3:15.
ביום שני השבוע התקיים בטכניון טקס מרצים מצטיינים, במהלכו הוענקו פרסים ל- 60 מרצים מצטיינים, 12 מרצים מצטיינים מתמידים ו-4 מרצים נלווים מצטיינים. נשיא הטכניון פרופ’ פרץ לביא אמר כי הטקס מתקיים בין שני ארועים חשובים אחרים – חלוקת פרס ינאי למצוינות בחינוך האקדמי וטקס מצטייני נשיא – והוסיף כי “קידום ההצטיינות בהוראה משתלב בחתירתו המתמדת של הטכניון למצוינות, שפירושה לפעול להשגת המקסימום בכל רגע נתון.”
פרסי ההצטיינות למרצים הנלווים קרויים על שמו של פרופ’ דוד צילג ז”ל, שנחשב למרצה אגדי בטכניון. עוזר המשנה הבכיר לקידום הלמידה וההוראה פרופ’ ברוך משה, ומנחה הטקס פרופ’ אביגדור גל מהפקולטה להנדסת תעשייה וניהול, אמרו כי פרופ’ צילג היה “התגלמות המרצה הטוב, מורה נערץ על דורות של סטודנטים בטכניון וגם מחוץ לטכניון, שזכה בפרס ינאי בשנה הראשונה לקיומו.”
ההידרה היא טורף זעיר – כ-10 מילימטר אורכו – החי במים מתוקים וצד את טרפו באמצעות זרועות המקיפות את פיו. מאז המאה ה-18 מרתקת ההידרה מדענים רבים ברחבי העולם בשל כישורי הרגנרציה הנדירים שלה – יכולתה להתחדש לכדי יצור שלם מפיסות רקמה קטנות או צבירי תאים. בשל כך היא קרויה על שם ההידרה המיתולוגית – מפלצת רבת ראשים המצמיחה ראש חדש בכל פעם שאחד מראשיה נקטע.
יכולתה של ההידרה לחדש את עצמה מתוך פיסת רקמה שנקטעה מגופה הוסברה, עד כה, בכך שאותות כימיים נותנים לרקמה רמזים מספיקים היכן עליה להצמיח ראש, זרועות ורגל. אולם הסבר חדש, המתפרסם השבוע בכתב העת Cell Reports, מקשר את יכולת הרגנרציה של ההידרה ל”זיכרון מכני מבני” הקיים בתאי גופה. המחקר נערך בפקולטה לפיזיקה בטכניון על ידי פרופ’ כנרת קרן, פרופ’ ארז בראון ותלמידי המחקר אנטון ליבשיץ, ליטל שני-זרביב ויונית מרודס-זקס.
פרופ’ קרן, ביופיזיקאית שהצטרפה לסגל הטכניון ב-2008, מסבירה כי “התגלית המרכזית במחקר הנוכחי היא אותו זיכרון מכני מבני, שגילויו מדגיש את חשיבות התהליכים המכניים בתהליך הרגנרציה. זיכרון זה, המסייע להידרה להתחדש ולהפוך שוב ליצור שלם ומתפקד, הוא בעצם דפוס של כוח מכני הנמצא בסיבי חלבון דקים המהווים את השלד התאי. כשפיסת רקמה כלשהי נקטעת מגופה של ההידרה, השלד הזה של סיבי החלבון שורד ומנחה את התאים כיצד להסתדר בכדי לייצר את המורפולוגיה של הידרה בוגרת.”
פיסת רקמה הנקטעת מגופה של ההידרה מתקפלת בשלב ראשון לכדור קטן. תהליך זה מעוות את סיבי החלבון ומאלץ אותם למצוא איזון בין שימור שלד המבנה הישן והתאמה לצורה המקופלת שנוצרה. חלקי הגוף החדשים מתפתחים על סמך התבנית שאצורה בשלד: הרקמה הכדורית מתפתחת לגליל ומצמיחה פה שסביבו זרועות, ובסופו של דבר מתקבלת הידרה שלמה עם כל חלקי הגוף החסרים.
חוקרי הטכניון גילו כי הפרעה מכוונת במבנה השלד מספיקה כדי לשבש את המורפולוגיה של ההידרה המתחדשת. באחד הניסויים נחתכה רקמה מהידרה בוגרת לטבעות. לאחר קיפולן של הטבעות לכדור הכילה הרקמה כמה אזורים של סיבים המסודרים בכיוונים שונים עקב האילוץ הגיאומטרי של הקיפול. התוצאה: התפתחות של הידרה דו ראשית. עם זאת, כאשר החוקרים עיגנו את טבעות הרקמה הללו על חוטי מתכת קשיחים ודקים, התפתחה הידרה נורמלית, חד ראשית. מסקנתם של החוקרים היא שהמשוב המכני הקיים ברקמה מעודד היווצרות סדר בחיה המתפתחת.
תרשים המסביר את המחקר
“הידרות הן יצורים פשוטים יותר מרוב קרוביהן בממלכת החי,” אומרת פרופ’ קרן, “אבל הדפוס הבסיסי של סיבי שלד מסודרים נפוץ גם באיברים רבים בגוף האדם – בשרירים, בלב ובמעיים – וגם ברקמות מסוימות כמו עור ושיער העוברות תהליכי רגנרציה. מנגנונים דומים פועלים בתהליך ההתפתחות של יצורים רבים משלב העובר ועד לחיה הבוגרת. לפיכך, הבנה מעמיקה של תהליכי ההתחדשות בהידרה עשויה לשפוך אור על המנגנונים המכניים המשתתפים, לצד האותות הביוכימיים, בתהליכי ההתפתחות הביולוגית.”
למחקר המלא בכתב העת Cell Reports: https://goo.gl/oTIBQW וידאו 1: התחדשות (רגנרציה) של הידרה, משלב הכדור ועד להתפתחות מלאה
וידאו 9: הידרה דו-ראשית צומחת לצד הידרה חד-ראשית. החוט העובר דרך ההידרה החד-ראשית מסייע בייצוב הצמיחה לאורך ציר יחיד
וידאו 7: התארגנות השלד התאי בזמן התפתחות הידרה דו-ראשית מטבעת שהתקפלה לכדור המכיל כמה אזורים של סיבים המסודרים בכיוונים שונים
הטכניון מדורג במקומות הראשונים בעולם בתחומים מרכזיים במדעי המחשב ובהנדסת מחשבים.
אתר CSRankings, המדרג מוסדות אקדמיים על סמך היקף הפרסום בכנסים המובילים במדעי המחשב ובהנדסת מחשבים, מציב את הטכניון במקום הראשון בעולם בתחום רשתות המחשבים ובמקום השני בעולם בשטחי התאוריה של מדעי המחשב, זאת על פי הפרסומים לאורך זמן (בין השנים 2017-1970).
בחתך של השנים האחרונות עולה הטכניון לעשירייה הפותחת בתחומי מפתח נוספים ובהם למידה חישובית, ארכיטקטורות מחשבים וקריפטוגרפיה. לכל הדירוגים האלה תרמה שורה של חוקרים מהפקולטה למדעי המחשב ומהפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי בטכניון.
