חברת AquaZ, פיתחה טכנולוגייה של ממברנה ביומימטית, הבנויה כמטריצה תלת שכבתית של פולימר המדמה ממברנה ביולוגית, ומאפשרת לבצע טיהור והתפלה של מים בסלקטיביות גבוהה מאוד.
בעלי חיים המתקיימים בסביבת מים מלוחים, כדוגמת השחף וצב הים, מצוידים באיברים האחראים על הוצאה אקטיבית של מלח מהגוף – בדומה למערכות התפלה הנדסיות. מערכות התפלה טבעיות אלה מתאפשרות אודות לתעלות ממברנליות אקטיביות מגוף בעל החיים. האם אפשר לצמצם את האנרגיה הדרושה לתהליך ההתפלה ההנדסי ולהתפיל כמו שחף?
בממברנות של תאי צמחים ושל בעלי חיים בטבע מעוגנים חלבונים ממברנלים שונים. לחלבונים אלה תפקידים רבים. הם מתמירי אנרגיה והם גם תעלות, משאבות, שסתומים וחיישנים לחומרים כימיים, לטמפרטורה ולמתח. חלבונים ממברנליים הם זעירים ויעילים מאוד, וחוקרים רבים מנסים לחקות את תפקודם ליישומים הנדסיים שונים.
חלבון ממברנלי
בניסיון לחקות את הממברנה הביולוגית, פיתחה חברה דנית פרטית בשם AquaZ, את טכנולוגיית ה AquaZ. שימוש בטכנולוגיה זו הוביל לפיתוח ממברנה ביומימטית, הבנויה כמטריצה תלת שכבתית של פולימר, המדמה ממברנה ביולוגית. המבנה התלת שכבתי של הפולימר בנוי - בדומה לממברנה הטבעית - כאשר השכבה החיצונית הידרופילית (מושכת מים) והשכבה הפנימית הידרופובית (דוחה מים). חלבונים ממברנאליים שלובים בתלת השכבה של הפולימר, ליצירת מבנה מורכב חלבון/ממברנה. שילובם של חלבונים ממברנאליים שונים - טבעיים או מהונדסים - בממברנה, מקנה לה מגוון פונקציות, ואף מאפשר לשנע חומרים שונים באופן בררני. שימוש בחלבון ממברנאלי ספציפי, מאפשר יצירת ממברנה בעלת פונקציונאליות ספציפית.
טכנולוגיית AquaZ מאפשרת יצירת ממברנה ביומימטית בעלת חוזק, עובי ומבנה כימי משתנים. הייחודיות המשמעותית ביותר לטכנולוגיה זו היא בכך שחלבונים ממברנאליים המעוגנים בה אינם מאבדים את הפונקציונאליות שלהם. כמו בחברת אקואפורין , שסיפרנו לכם עליה בגיליון נובמבר 2010, גם בחברת AquaZ בחנו את האפשרות לשלב בממברנה את החלבון הממברנאלי אקוואפורין (שהוא חלבון שמור בטבע, שלא השתנה לאורך האבולוציה), והוא האחראי על העברה אקטיבית של מולקולות מים H2O. הממברנה שהתקבלה מאפשרת, למעשה, לבצע טיהור והתפלה של מים בסלקטיביות גבוהה מאוד.
מעבר מולקולות המים דרך חלבון האקואפורין מתאפשר ללא שימוש באנרגיה, ולטענת החברה, ממברנה ביומימטית זו תשפר את היעילות של כל מתקן התפלה, ותוביל לחסכון של 70% באנרגיה הדרושה למתקני התפלה קונבנציונאליים.
למקור הידיעה
בעלי חיים המתקיימים בסביבת מים מלוחים, כדוגמת השחף וצב הים, מצוידים באיברים האחראים על הוצאה אקטיבית של מלח מהגוף – בדומה למערכות התפלה הנדסיות. מערכות התפלה טבעיות אלה מתאפשרות אודות לתעלות ממברנליות אקטיביות מגוף בעל החיים. האם אפשר לצמצם את האנרגיה הדרושה לתהליך ההתפלה ההנדסי ולהתפיל כמו שחף?
בממברנות של תאי צמחים ושל בעלי חיים בטבע מעוגנים חלבונים ממברנלים שונים. לחלבונים אלה תפקידים רבים. הם מתמירי אנרגיה והם גם תעלות, משאבות, שסתומים וחיישנים לחומרים כימיים, לטמפרטורה ולמתח. חלבונים ממברנליים הם זעירים ויעילים מאוד, וחוקרים רבים מנסים לחקות את תפקודם ליישומים הנדסיים שונים.
בניסיון לחקות את הממברנה הביולוגית, פיתחה חברה דנית פרטית בשם AquaZ, את טכנולוגיית ה AquaZ. שימוש בטכנולוגיה זו הוביל לפיתוח ממברנה ביומימטית, הבנויה כמטריצה תלת שכבתית של פולימר, המדמה ממברנה ביולוגית. המבנה התלת שכבתי של הפולימר בנוי - בדומה לממברנה הטבעית - כאשר השכבה החיצונית הידרופילית (מושכת מים) והשכבה הפנימית הידרופובית (דוחה מים). חלבונים ממברנאליים שלובים בתלת השכבה של הפולימר, ליצירת מבנה מורכב חלבון/ממברנה. שילובם של חלבונים ממברנאליים שונים - טבעיים או מהונדסים - בממברנה, מקנה לה מגוון פונקציות, ואף מאפשר לשנע חומרים שונים באופן בררני. שימוש בחלבון ממברנאלי ספציפי, מאפשר יצירת ממברנה בעלת פונקציונאליות ספציפית.
טכנולוגיית AquaZ מאפשרת יצירת ממברנה ביומימטית בעלת חוזק, עובי ומבנה כימי משתנים. הייחודיות המשמעותית ביותר לטכנולוגיה זו היא בכך שחלבונים ממברנאליים המעוגנים בה אינם מאבדים את הפונקציונאליות שלהם. כמו בחברת אקואפורין , שסיפרנו לכם עליה בגיליון נובמבר 2010, גם בחברת AquaZ בחנו את האפשרות לשלב בממברנה את החלבון הממברנאלי אקוואפורין (שהוא חלבון שמור בטבע, שלא השתנה לאורך האבולוציה), והוא האחראי על העברה אקטיבית של מולקולות מים H2O. הממברנה שהתקבלה מאפשרת, למעשה, לבצע טיהור והתפלה של מים בסלקטיביות גבוהה מאוד.
מעבר מולקולות המים דרך חלבון האקואפורין מתאפשר ללא שימוש באנרגיה, ולטענת החברה, ממברנה ביומימטית זו תשפר את היעילות של כל מתקן התפלה, ותוביל לחסכון של 70% באנרגיה הדרושה למתקני התפלה קונבנציונאליים.
למקור הידיעה
