החודש נערך בפעם הרביעית
כנס ארגון הביומימיקרי הישראלי אקדמיה ותעשייה – הפעם בפורמט בין-לאומי. הכנס התקיים
באוניברסיטת תל אביב, והשתתפו בו אורחים ומרצים משמונה מדינות.
הידיעון החודש יוקדש בעיקרו לסיקור הכנס בצורה של 'קצרצרים'
– נקודות מעניינות לתיעוד ולהתבוננות ומחשבות שהעלינו מההרצאות השונות.
מאת: יעל הלפמן כהן ודפנה חיים-לנגפורד
מושב ראשון – חומרים
ביומימטיים
בשירות הטבק
הכנס נפתח במגוון יישומים
על גבול המדע הבדיוני, שהציג פרופסור עודד שוסייב מהאוניברסיטה העברית. פרופסור שוסייב,
מהאוניברסיטה העברית, הציג טכנולוגיה להפקת קולגן ממקור צמחי ברמת בטיחות גבוהה. הקולגן
מופק מטבק טרנסגני, טבק שהוחדרו לתוכו חמישה גנים אנושיים. הטכנולוגיה משמשת כיום בהצלחה
לטיפול בבעיות רפואיות שונות כמו טיפול בכיבים וריפוי רקמות רכות.
הפקת זהב מפסולת
כשלושים אחוז מחומר הגלם בתעשיות לייצור נייר נזרק. בעזרת תהליך כימי מיוחד
הצליחו לבודד את התאית, אבן הבניין של כל הצמחים בעולם, וממנה ניתן לייצר כיום מגוון
מוצרים לתעשיות שונות.
כשפרעוש ועץ סקויה נפגשו
עצי הסקויה ידועים בחוזקם,
הנגזר מפולימר סוכרי. הפולימר הסוכרי חזק פי עשרה מפלדה ביחס למשקלו.
הפרעוש יכול לנתר לגובה
שהוא פי מאתיים מגובהו, זאת הודות לחלבון בשם רזלין, הנמצא ברגליו. הרזלין הוא חומר
אלסטי ועמיד בפני עייפות החומר. אם נחבר את החוזק של עץ הסקויה עם הגמישות של הפרעוש,
נקבל חומר חדשני שהוא גם חזק וגם גמיש, ויכול לשמש למגוון פעולות כמו הדפסה תלת-ממדית.
מגוון החומרים והיכולות
האלו מעבירים אותנו היישר אל העתיד. האם יום אחד נוכל להדפיס גם איברים?
אסטרטגיות מוצלחות להפקת
חומרים בטבע
לדברי פרופסור בועז פוקרוי, אם ניתן למהנדסים לבחור חומרים ליצירת פונקציונאליות,
כנראה שהם לא יבחרו באופן טבעי את החומרים מן הטבע שבבסיסם אינם חזקים במיוחד. אך חשיפת
אסטרטגיות בניית החומרים של הטבע מטה את הכף להעדפה של חומרים טבעיים אלו. למשל, על
כל אחת מחמשת זרועותיו של נחשון הים יש מאות עדשות שמרכזות אור. אלו הן, בעצם, 'העיניים'
של האורגניזם.
התגלה שעדשות אלו מחוסמות בדרך מיוחדת, בטמפרטורת החדר, ללא צורך בחימום או
בקירור. אם תשוו עכשיו עדשות אלו לזכוכית מחוסמת הדורשת חימום וקירור בתהליך יצורה,
בהנחה שהביצועים דומים – במי תבחרו? חיקוי של אסטרטגיות הטבע ליצירת חומרים היא הבסיס
ליצירת חומרים ביומימטיים חדשניים.
משחקי לגו עם הטבע
פרופ' אהוד גזית מאוניברסיטת תל אביב הרצה על כך שהחומרים בטבע נבנים באופן
מודולרי בתהליכים של הרכבה עצמית (Self-Assembly). כשמחקים תהליך זה, ניתן לייצר ננו מבנים בעלי תכונות פיזיקליות ייחודיות
כמו מוליכות למחצה, פיאזואלקטריות (יצירת מתח חשמלי בתגובה ללחץ מכאני), תכונות אופטיות
ייחודיות ועוד.
מושב שני – זרימה ותנועה
לנשום חול
הדוקטורנטית אנה, שהגיעה מאוסטריה, סיפרה לנו על חיית
המחמד המשעממת ביותר, חומט רפואי, שהוא מושא מחקרה. החומט הרפואי מעביר זמן ממושך
בהתחפרויות; הוא ממש 'שוחה' בחול, ולכן קשה לראותו. בשעות התצפית המשעממות בחומט,
עלה בדעתה של אנה שכדאי לחקור את המנגנון המאפשר ללטאה לנשום בסביבה רוויית
חלקיקים. מחקרה המעניין והמקיף מהווה בסיס לפיתוח מסננים בעלי מבני ייחודי,
המותאמים לאזורים מאובקים במיוחד.
רובוטיקה תת-ימית
ד"ר פבלוב, שהגיע מסטנפורד שבארה"ב,
המחיש בהרצאתו את יתרונות המבנה של סנפיר דג הטונה לשיפור התנועתיות, הזרימה
והיעילות האנרגטית. מודולציה של תכונות אלו וחיקוי שלהן יאפשרו הכנסת שיפורים
משמעותיים לכלי תחבורה ימיים בלתי מאוישים.
ועוד רובוטיקה תת-ימית
פרופסור ויס מהטכניון, הדגים לנו כיצד הנעה
באמצעות תנודות, בדומה לתנועת סנפירי דגים, יוצרת כוח דחף יעיל בהרבה מהנעה
באמצעות מדחף ספירלי (בתצורת בורג), שיעילותו נמוכה מאוד, בעיקר בתנועה במים
רדודים ו/או במקומות שיש בהם צפיפות רבה של עשב מים. אחד האתגרים שאיתם התמודדו
במעבדה הוא רגישות לזרמי צד של הנעה באמצעות תנודות. כדי להתגבר על כך, החוקרים
יצרו 'מערכת סנפירים' כפולה, שהצליחה לצמצם את רגישות המערכת.
באותו נושא שמענו את הרצאתו של Junqiang
Lou מסין. LOU
תיאר טכנולוגיית מיקרו-סיבים המשפרת את ההנעה במודלים המחקים תנועה
תת-ימית. הדבר נעשה בהשראת תנועת סנפירי דגים לאפליקציות של תנועה מימית אבל
בוחנים את יעילותו גם לתעופה.
מושב שלישי – רפואה ורובוטיקה
הלחות של יולי אוגוסט
ד"ר Wen-Jing Tian, שהגיעה מסין, סיפרה בהרצאתה כיצד ניתן לרתום את שינויי הלחות
ליצירת אנרגיה כחלק מפיתוח חומרים חכמים מבוססי Graphen. חומרים אלו יכולים להוות בסיס לפיתוח רובוטיקה עדינה ויעילה.
בהרצאתה הציגה בפנינו כמה סוגי מכונות שפותחו במעבדתה על בסיס טכנולוגיה זו. שימוש
בשינויי לחות מהווה כלי משמעותי, למשל, בהפצת זרעים כמו זרעי האצטרובל, שהיווה
מקור השראה לפיתוחים נוספים בעולם הטקסטיל.
תולעים בשירות הרפואה
זוהר מילמן מחברת 'טרסיוס פארמה' סיפרה לנו על
תהליך פיתוח תרופה ביומימטית למחלות אוטואימוניות של העין. החברה מפתחת תרופה
שמשתמשת באסטרטגיית ההישרדות האבולוציונית של פרזיטים החלשה של מערכת החיסון.
באמצעות החלשה מבוקרת של מערכת החיסון ניתן לצמצם התקפים של מחלות אוטואימוניות.
ביומימיקרי תעשייתי
ד"ר דניאל טיאנלו, שהגיע מאוסטריה, הפליא בתיאור
מחקר מעורר השראה ופורץ דרך בנושא תכנון תעשייתי ביומימטי – כיצד ניתן ליעל רצפות
ייצור על ידי חיקוי מערכות הובלה באדם. בשיתוף פעולה עם מפעלים וביולוגים, נבנה
אלגוריתם היוצר הקבלה בין רצפת ייצור למערכת הדם או הכבד. אפיון ההקבלה בין שתי
המערכות הניב תחזית מספרית לדרך שבה אפשר ליעל תהליכים ברצפת הייצור.
חידושים בארכיטקטורה
ד"ר אייל קרני מהטכניון סיפר על אלמנט סגירה
חדש בהשראת דיונאת הזבובים – צמח טורף, שמקפל את שולי הכותרת שלו בעת שהוא חש בחרק.
ניתוח גאומטריית הקיפול ומאפייניו יאפשר הטמעת אלמנטים ארכיטקטוניים חדשים.
מושב רביעי – ביומימיקרי
– כיוונים חדשים
פרופסור ג'וליאן וינסנט מאוניברסיטת בת שבאנגליה דן באחת השאלות שתשפיע מאוד
על עתידנו וסיפק לנו חומר למחשבה – מדוע אנו זורקים כל כך הרבה? בתהליכי מחזור, עדיף
שחומרים יהיו בעלי קשרים אנרגטיים חלשים. בטבע, חומרים נוקשים לרוב מאופיינים בצפיפות
של קשרים. אלו קשרים חלשים. חוזק אינו בהכרח נגזרת של קשרים חזקים מבחינה אנרגטית.
עובדה זו מאפשרת פירוק מהיר וקל יותר של חומרים אלו בסוף מחזור החיים והשבת חומרי הגלם
לטבע.
בהנדסה, לעומת זאת, אנו נוטים להעדיף קשרים אנרגטיים חזקים, שלרוב מיוצרים
בטמפרטורות גבוהות – כלומר, כאלו הדורשים תהליכי חימום עתירי אנרגיה. את הקשרים האלו
כמובן שקשה הרבה יותר לשבור בתהליכי המחזור.
הנה, 'חומר' למחשבה.
~
בסופו של יום מרתק שמחנו לגלות שאכן עסקנו בתחום מדעי. מנפרד דרק, מאוניברסיטת
טיבינגן שבגרמניה, דן בשאלה האם ביומימיקרי הוא תחום מדעי נפרד או שהוא שילוב של שני
תחומים מדעיים קיימים – ביולוגיה והנדסה. בניתוח מתודולוגי שהציג, בחן מנפרד מהם מאפייני
התחום המדעי והגיע למסקנה שאכן ביומימיקרי הוא תחום מדעי נפרד, העונה על הקריטריונים
המבחינים של תחום מדעי.
