זאב אלקין, השר להשכלה גבוהה ומשלימה ולמשאבי מים ויו”ר ות”ת פרופ’ יפה זילברשץ ביקרו ביום חמישי שעבר בטכניון. השניים נפגשו עם נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון ועם הנהלת הטכניון. הביקור התקיים במסגרת סבב ביקורים שעורך השר במוסדות להשכלה גבוהה בארץ. לביקור בטכניון התלוו סגן יו”ר מל”ג פרופ’ אדו פרלמן, שהוא פרופסור אמריטוס בטכניון, וממלאת מקום מנכ”ל מל”ג/ות”ת מיכל נוימן.

השר זאב אלקין (משמאל) עם פרופ' אורי סיון נשיא הטכניון

השר זאב אלקין (משמאל) עם פרופ’ אורי סיון נשיא הטכניון


יו”ר ות”ת פרופ’ יפה זילברשץ
אמרה בפגישה עם השר כי הטכניון הוא מוסד בעל היסטוריה מפוארת ותרומה אדירה למדינת ישראל. “זהו מוסד עם אתוס ניהולי מפואר, שלא ניכר במקומותינו. זה לא ברור מאליו, ואנו בות”ת מנסים להנחיל את מודל הניהול הטכניוני גם ליתר המוסדות להשכלה גבוהה בארץ. לטכניון יש מובילות אסטרטגית והוא מוביל תהליכים בראייה לאומית. התוכניות שפותחו בו, כמו למשל, התוכנית להנגשת ההשכלה הגבוהה לחברה הערבית שנבנתה על פי המודל של הטכניון אומצה על ידי ות”ת. בשנתיים האחרונות מוביל הטכניון את הרה-אורגניזציה של לימודי ההנדסה, ותוכנית זו תאומץ גם ברמה הלאומית.”

נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון ערך למבקרים סיור במרכז למיקרוסקופיית אלקטרונים (מיק”א( בליווי דיקן הפקולטה למדע והנדסה של חומרים פרופ’ יאיר עין אלי והציג להם את “ת’מיס” – מיקרוסקופ אלקטרונים חודר(TEM)  המספק תמונות של אטומים בודדים ומידע על מבנה החומר ותכונותיו. המיקרוסקופ, מהמתקדמים בעולם והיחיד מסוגו בישראל, מאפשר מעקב בזמן אמת אחר תהליכים דינמיים המתרחשים בחומר.

בנוסף סייר השר במעבדה לדינמיקה קוונטית של אלומות אלקטרונים ע”ש רוברט ורות מגיד בראשות ד”ר עדו קמינר, חבר סגל בפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי. ד”ר קמינר הציג לשר את מחקרו פורץ הדרך שפורסם החודש במגזין המדעי היוקרתי Nature. במסגרת המחקר פיתח ד”ר קמינר מערכת מיקרוסקופייה קוונטית חדשנית והדגים באמצעותה, לראשונה בעולם, תצפית ישירה באור הנלכד בגביש פוטוני.

השר בביקור במעבדה לדינמיקה קוונטית של אלומות אלקטרונים ע"ש רוברט ורות מגיד בראשות ד"ר עדו קמינר. מימין לשמאל : השר אלקין, פרופ' אורי סיון נשיא הטכניון, יועצת השר מוריה חלמיש וד"ר עדו קמינר.

השר בביקור במעבדה לדינמיקה קוונטית של אלומות אלקטרונים ע”ש רוברט ורות מגיד בראשות ד”ר עדו קמינר. מימין לשמאל : השר אלקין, פרופ’ אורי סיון נשיא הטכניון, יועצת השר מוריה חלמיש וד”ר עדו קמינר.

ד”ר קמינר הגיע לטכניון מ-MIT, וכדי לאפשר לו לנהל כאן את עבודתו הניסויית השקיע הטכניון כ-4 מיליון דולר ששימשו בין השאר לבנייתה של המערכת החדשנית. בהקשר זה אמר פרופ’ סיון לשר אלקין כי “הזירה האקדמית היא גלובלית, והטכניון נדרש להתמודד עם האוניברסיטאות הטובות בעולם. לשם כך עלינו להשקיע משאבים רבים, ולצערי אין כאן דרכי ביניים; אם אנו רוצים להחזיר לישראל את מיטב המוחות האקדמיים ולהימנות על האוניברסיטאות המובילות בעולם, עם מעבדות המחקר הטובות ביותר, אנו זקוקים לתשתיות המחקר המתקדמות ביותר בעולם.”

פרופ’ סיון הדגיש כי “למרבה הצער, בשעה שהתחרות האקדמית הגלובלית הולכת ומתעצמת, וממשלות בעולם מגדילות בהתמדה את השקעותיהן בפיתוח האקדמיה והמחקר, כאן בישראל ההשקעה הממשלתית בהקמת תשתיות מחקר זעומה.”

“כדי שמדינת ישראל תוכל להמשיך ולעמוד בחזית המחקר העולמי ולהבטיח את עתידה האקדמי והכלכלי עליה ליטול אחריות ולעצור את השחיקה ביכולות המחקר של המוסדות האקדמיים הישראליים מול מוסדות אחרים בעולם. לשם כך עליה להגדיל משמעותית את ההשקעה הכספית במחקר ולאמץ עמדה ידידותית יותר כלפי קליטה של חברי סגל וסטודנטים זרים.”

 

בהתייחס להתמודדות הטכניון עם התפשטות מגפת הקורונה אמר נשיא הטכניון כי “בעקבות התפשטות נגיף הקורונה נקלעו סטודנטים ועובדים בטכניון למצוקה כלכלית. עד כה חילק הטכניון הלוואות לסטודנטים בסכום מצטבר של כמעט 2 מיליון ש”ח והעניק פתרון דיור זמני לסטודנטים בתקופת הבחינות. רבים מחברי הסגל האקדמי הבכיר בטכניון תרמו בנדיבות לקרן הסולידריות, שצברה סכום מרשים וכבר העניקה יותר ממיליון ש”ח לעובדי הטכניון שנקלעו לקשיים עקב המצב הכלכלי הקשה. כ-50 מעבדות מחקר בטכניון התגייסו למאבק העולמי בהתפשטות המגפה מתוך מגוון גישות ואתגרים ובהם התוויית מדיניות, אבחון, העברת תרופות, טיפול מותאם אישית, בלימת מעגל ההדבקה והגנה על הצוותים הרפואיים.”

הנהלת הטכניון עם השר והנהלת ות"ת. קרדיט צילום : ניצן זוהר, דוברות הטכניון

הנהלת הטכניון עם השר והנהלת ות”ת.
קרדיט צילום : ניצן זוהר, דוברות הטכניון

הסימולטור עוזר להבין את השפעת הגורמים השונים ולספק מידע על הצעדים העשויים לשנות את התמונה. מטרתו היא להנחות את מקבלי ההחלטות בבניית תמהיל נכון של צעדים בתקופת הקורונה, תוך הדגשת הנקודות הבאות:

  • שקיפות מלאה: המודל המתמטי, הפרמטרים וכל התוצרים (כולל קוד התוכנה) פתוחים לציבור. כל אדם יכול להוריד את הסימולטור ולבחון את השפעת הפרמטרים השונים.
  • זמינות: המודל נגיש בעזרת ממשק גרפי. לא נדרשת מומחיות או התקנת מוצר ייחודי כדי להפעיל את הסימולטור.
  • בצוות הפיתוח חברים מתמטיקאים, אפידמיולוגים ומתכנני מדיניות. עם זאת, אין בצוות מומחים באפידמיולוגיה מתמטית.

הסימולטור שקוף מבחינת המודלים והנתונים, והוא זמין לשימוש הכלל. אנחנו מזמינים אתכם להתנסות בו, לבחון ולהשוות חלופות לניהול החיים בתקופת הקורונה.

הבהרה: סימולטור הקורונה מוגש כשירות לציבור לצרכים חיוניים ואקדמיים בלבד. כל שימוש בסימולטור הוא על אחריות המשתמש בלבד.

פרטים נוספים

הורדה והתקנה

מסקנות ראשונות

את הצוות מובילים חוקרי הטכניון פרופ’ ניר גביש מהפקולטה למתמטיקה ופרופ’ עמרי ברק מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט – שניהם חברים בתוכנית הבין-יחידתית למתמטיקה שימושית בטכניון, לצד פרופ’ תמי שוחט, ששרתה עד לאחרונה כראש המרכז לבקרת מחלות במשרד הבריאות, וד”ר גל אלון, ראש מיזם הקבינט האזרחי שהקים בעבר את מערך תכנון המדיניות בממשלה. עוד שותפים ד”ר לידיה פרס הרי מהפקולטה למתמטיקה, איתמר מנוחין – בוגר תוכנית טכניון רוטשילד למצוינים בטכניון וכיום סטודנט לתואר שני באוניברסיטת תל אביב, ליהיא פרידמן, מרצה ומנהלת תכנית המצטיינים באסטרטגיה וקבלת החלטות בבי”ס לאודר לממשל, דיפלומטיה ואסטרטגיה במרכז הבינתחומי הרצליה ואופק מושקט, סטודנט לתואר ראשון בתוכנית.

 

הסימולטור

הקונספט שהתפרסם בכתב העת ACS Nano מבוסס על קטילת הנגיף באמצעות קרינת אולטרה-סגול.

קבוצת חוקרים בין-לאומית מישראל, מספרד ומבריטניה מציגה פתרון ישן-חדש לקטיעת מעגל ההדבקה בקורונה: חיטוי באמצעות קרינת אולטרה-סגול. החוקרים – מומחים בווירולוגיה, באימונולוגיה, באירוסולים, באדריכלות ובפיזיקה – פרסמו את הקונספט בכתב העת ACS Nanoבקבוצת המחקר חבר דר עדו קמינר מהפקולטה להנדסת חשמל עש ויטרבי בטכניון.


מגפת COVID-19שהתפשטה במהירות ממחוז ווחאן בסין לכ-190 מדינות וגבתה עד כה את חייהם של כ-460 אלף איש ברחבי העולם, הובילה לנקיטת אמצעי מנע שונים ומגוונים. מדינות רבות הצליחו לבלום את המגפה באמצעות הפסקת טיסות בין-לאומיות ותחבורה ציבורית וסגירה של אתרים ציבוריים ובהם בתי ספר ואוניברסיטאות, מסעדות ובתי קפה, מועדוני ספורט ומקומות עבודה.

צעדי המנע האמורים אכן סייעו בבלימת המגפה, אך גבו מחיר חברתי וכלכלי משמעותי. לפיכך מנסות ממשלותיהן של “מדינות הקורונה” להחזיר את החיים לשגרה תוך הקפדה על כללים בסיסיים כגון ריחוק פיזי, שטיפת ידיים תכופה ושימוש במסכות. עם זאת, ברור כי הקירבה הפיזית הנהוגה בחללים כגון אוטובוסים ומשרדים, מסעדות וחדרי כושר, אולמות מופעים וכיתות לימוד מקשה לשמור על כללים אלה. לכן מתקיים “מירוץ חימוש” אחר כלים לחיטויין של אותן סביבות חיוניות.


ההדבקה בנגיף SARS-CoV-2 מתרחשת בעיקר באחת משתי דרכים: הדבקה “בין-אישית” באמצעות טיפות קטנות של נוזלי גוף המרחפות באוויר; והדבקה דרך משטחים מזוהמים, כלומר משטחים שחולים נגעו בהם או השאירו עליהם טיפות רוק. ההדבקה באמצעות משטחים משמעותית במיוחד בחללים סגורים, ולכן חיטוי משטחים וחיטוי האוויר בחללים כאלה הפך ליעד משמעותי במאבק בקורונהחומרי חיטוי נמצאו יעילים בהקשר זה, אולם הם יקרים, מצריכים עבודה רבה וגוררים השלכות שליליות על בריאות האדם.


כעת, לאחר בחינה של מגוון אפשרויות, מציעה קבוצת המחקר הבין-לאומית להשתמש בקרינת אולטרה-סגול לצמצום ההדבקה ב-SARS-CoV-2הקונספט של הרג חיידקים ונגיפים באמצעות קרינת אולטרה-סגול זיכה את החוקר הדני נילס פינסן בפרס נובל ברפואה כבר בשנת 1903, וזאת על טיפול בשחפת העור (lupus vulgaris). באופן דומה מציעים החוקרים להשתמש בספקטרום מסוים של UV-C – קרינת אולטרה-סגול הידועה בכוחה לקטול חיידקים ונגיפים – לחיטוי עצמים ומשטחים כגון כפתורי מעליות וידיות דלתות ואפילו לחיטוי האוויר במערכות האוורור בבניינים. כיום משמשת קרינה זו בחיטוי חדרי ניתוח, בחיטוי אריזות מזון ובמתקנים לטיהור מים, ומנורות המפיצות אותה הן מוצר זמין וזול. לדברי החוקרים, יישומה של קרינת UV-C בקטילת נגיף SARS-CoV-2 הוא פתרון מהיר, גמיש וזול לחיטוי של מיליוני חללי עבודה ובהם משרדים, בתי ספר, מתקני בריאות וכלי תחבורה. יתר על כן, פתרון זה, שנועד לתת מענה מיידי לאתגרי הקורונה, עשוי להועיל בעתיד כתשתית סטריליזציה סטנדרטית במבני ציבור, במערכות תחבורה ציבורית וכיוב.

 

במחקר השתתפו דר עדו קמינר מהפקולטה להנדסת חשמל עש ויטרבי בטכניון ועמיתיו במוסדות הבאים: ICFO – The Institute of Photonic Sciences ,University of the Basque Country ,University of the Basque Country ,Rovira i Virgili University ואוניברסיטת סאות’המפטון

למאמר שהתפרסם ב-ACS Nano  לחצו כאן

 

מסלולי התפשטות הנגיף בשגרה בסכמה פשוטה (למעלה) ובתיאור חזותי של חשיפה לנגיף בפעילויות שגרה (למטה). הצבת מנורות UV-C במערכות אוורור ובחדרים שאינם בשימוש, ללא חשיפה ישירה של בני אדם לקרינה זאת, תבלום את התרבות הנגיף. Credit: Nacho Gaubert

מסלולי התפשטות הנגיף בשגרה בסכמה פשוטה (למעלה) ובתיאור חזותי של חשיפה לנגיף בפעילויות שגרה (למטה). הצבת מנורות UV-C במערכות אוורור ובחדרים שאינם בשימוש, ללא חשיפה ישירה של בני אדם לקרינה זאת, תבלום את התרבות הנגיף. Credit: Nacho Gaubert

Notice: further permissions related to the material excerpted should be directed to ACS.

שלוש קבוצות מחקר בין-לאומיות, שבהן שותפים חוקרים מהטכניון, מובילות פרויקטים של כ-1 מיליון יורו כל אחד – מענקים מטעם האיחוד האירופי במסגרת מאגד EIT-Food, שנועד להוביל מהפכת חדשנות בעולם המזון.

פרופ' יואב ליבני

פרופ’ יואב ליבני


פרופ’ יואב ליבני מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון
מוביל פרויקט להפחתת צריכת הסוכר – אחד היעדים הראשיים של ארגון הבריאות העולמי במאבק בסוכרת ובהשמנת יתר. פרופ’ ליבני והחברות פפסיקו, דנונה ואמאי-חלבונים (שנוסדה על ידי ד”ר אילן סמיש) מפתחים ממתיקים חלופיים המבוססים על חלבונים מתוקים שמקורם בפירות אקזוטיים. מאחר שחלבונים אלה מתוקים אלפי מונים מסוכר, אפשר להשתמש בכמויות מזעריות שלהם. יתר על כן, הם אינם משמינים כלל (ערך גליקמי 0) ואינם משפיעים לרעה על הבריאות או על אוכלוסיית חיידקי המעי (המיקרוביום).

“למרות יתרונות מובהקים אלה,” מסביר פרופ’ ליבני, “החלבונים המתוקים המופקים מפירות טרופיים אינם משמשים כיום במזון ומשקאות בשל עלות גבוהה, כמות מוגבלת ומתיקות מתמשכת שאינה קיימת בסוכר. המחקר המשותף שלנו צפוי לפתור את המגבלות האלה באמצעות ייצור החלבונים בתהליכי תסיסה ושיפור מאפייני המתיקות על ידי טכנולוגיית מיקרו-עטיפה (מיקרו-אנקפסולציה) שאנו מפתחים בטכניון במסגרת הפרויקט. אנחנו מקווים להביא לשוק פריצת דרך שתאפשר צמצום משמעותי בצריכת הסוכר בישראל, באירופה ובעולם כולו לטובת בריאות האדם.”

 

ד"ר אבי שפיגלמן

ד”ר אבי שפיגלמן

ד”ר אבי שפיגלמן מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון שותף בפרויקט שנועד להחליף מייצבי מזון קיימים במייצבים בריאים יותר המבוססים על פקטין, המגיע ממקורות צמחיים מגוונים. מטרה נוספת של הפרויקט היא הגדלת הפוטנציאל של שימוש במרכיבי שיבולת שועל. המחקר מתבסס על טכנולוגיית UHPH , ובעברית “הִמְגוּן בלחץ אולטרה-גבוה” – תהליך שפותח במקור לצורך פסטור ועיקור של מזון נוזלי. תהליך זה מבוסס על הזרמת נוזל דרך שסתום צר בלחץ גבוה מאוד (מאות מגה-פסקל). כוחות פיזיקליים אלה משנים את מבנה החומרים בנוזל.

כאן ישמש תהליך ה-UHPH לשינוי מבני של רב-סוכרים (הפקטין ומרכיבי שיבולת השועל), שהם הידרוקולואידים המשפיעים על צמיגות ומרקם ובנוסף מהווים סיבים תזונתיים. בפרויקט שותפים המכון הגרמני לטכנולוגיות מזון (DIL), Herbstreith & Fox ,Maspex ,ZPOW Agros Nova  ו.Glucanova- לדברי ד”ר שפיגלמן, “אנחנו מעריכים שהפרויקט יגביר את הטמעתם של הידרוקולואידים מגוונים ממקורות צמחיים בתעשיית המזון וכך ירחיב את השימוש בחומרים אלה ויספק לאוכלוסייה תזונה בריאה יותר.”

 

פרופ' יחזקאל קשי

פרופ’ יחזקאל קשי

פרופ' גלעד יוסיפון

פרופ’ גלעד יוסיפון

פרופ’ יחזקאל קשי מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון ופרופ’ גלעד יוסיפון מהפקולטה להנדסת מכונות מובילים פרויקט לפיתוח טכנולוגיה חדשנית למניעת הרעלות מזון – תופעה המובילה לאלפי מקרי מוות בשנה באירופה לבדה. חוקרי הטכניון חברו לשישה שותפים אירופיים (EUFIC, Grupo AN, Maspex, Energy Pulse Systems ו- University of Queen Belfast) כדי לפתח טכנולוגיה לניטור מהיר של רעלנים, ובעיקר חיידקים פתוגניים. כיום מנוטרים חיידקים אלה בתהליכי מעבדה ממושכים, ופער הזמן בין מועד הבדיקה לקבלת הממצאים מונע תגובה מהירה להימצאות פתוגנים במזון.

הפרויקט האמור יתבסס על טכנולוגיית “מעבדה על שבב” שפיתחו חוקרי הטכניון וכבר עברה אימות על דגימות ביולוגיות שונות. טכנולוגיה זו כוללת ריכוז החיידקים והגברה של רצפי הדי-אן-איי שלהם עד לקבלת אות מדיד. לדברי פרופ’ קשי ופרופ’ יוסיפון, “השיטה החדשה תאפשר זיהוי מהיר של חיידקים ורעלנים, ומאחר שהיא גם זולה יחסית לשיטות הקיימות היא תעודד את הגורמים המעורבים בשוק המזון לבדוק את המוצרים בתדירות גבוהה לאורך כל שרשרת האספקה. כך ינוטרו בזמן אמת חומרי גלם ומוצרים שאינם תקינים ויימנעו אירועי recall המזיקים לחברות ולתדמיתן.”

הזכייה תעניק לקבוצה הזוכה מימון ראשוני, משרד בניו יורק לשנה וליווי מקצועי בשווי של 100 אלף דולר.

 

EnRoute מפתחת טכנולוגיה לצמצום ההוצאות הלוגיסטיות, המהוות כמעט כמחצית מתקציבם הכולל של בתי

מתן חמרה

מתן חמרה

אורי שמלה

אורי שמלה

חולים. הוצאה גדולה במיוחד קשורה בשינוע ציוד ואנשים בין יחידות באמצעות עובדים העוסקים בכך. הפתרון שפיתחה החברה הוא טכנולוגיה למעקב רציף אחר מיקומי העובדים ולניהול התנועה על סמך אלגוריתמים ייעודיים. הטכנולוגיה האמורה משפרת משמעותית את שינוע המטופלים ומפחיתה בכ-50% את ההוצאות העקיפות של בית החולים. בנוסף על כך, הטכנולוגיה תאפשר ניהול יעיל יותר של בתי חולים בעתות משבר וחירום, ובידוד יעיל יותר של חולים במחלות מדבקות כמו וירוס הקורונה.

קמפוס קורנל-טק, שבמסגרתו פועל מכון טכניון-קורנל ע”ש ג’ייקובס, נחנך במנהטן בשנת 2017 בעקבות זכייתם המשותפת של הטכניון ואוניברסיטת קורנל בתחרות שקיימה עיריית ניו-יורק. בתחרות האמורה, המתקיימת זו הפעם השישית, משתתפים מיזמים שפותחו ב- Startup Studio בקורנל-טק. המיזמים שצמחו בסטודיו מאז הקמתו גייסו עד היום סכום מצטבר יותר מ-100 מיליון יורו.

חברת Enroute הינה שיתוף פעולה ראשון מסוגו בין סטודנטים של הטכניון חיפה עם סטודנטים של מכון טכניון-קורנל בניו-יורק. שיתוף פעולה זה התאפשר בזכות קורס משותף בנושא יזמות רפואית שהועבר בסמסטר חורף האחרון, בשיאו התקיימה בבית החולים איכילוב תחרות האקתון שאורגנה על ידי חברת MindState.

מסך האפליקציה

מסך האפליקציה

קישורים למידע על התחרות:

https://tech.cornell.edu/news/open-studio-projects-highlight-innovation-problem-solving/

 

https://tech.cornell.edu/news/cornell-tech-announces-winners-of-2020-startup-awards/

 

https://openstudio2020.splashthat.com/

חוקרים בטכניון מציגים בכתב העת Nature Methods קפיצת מדרגה במיקרוסקופיית תלת-ממד של תאים בסופר-רזולוציה. המערכת החדשנית מקצרת משמעותית את זמן יצירת התמונה בתלת-ממד, וזאת באמצעות רשת נוירונים ולמידה עמוקה. החוקרים הדגימו את יעילות המערכת באופן ניסויי במיפוי תלת-ממדי של מיטוכונדריה (יצרנית האנרגיה בתא) ובעקיבה אחר טלומרים (אזורים בקצוות הכרומוזומים, האחראים בין השאר לחלוקת התאים בגוף) בתאים חיים.

 

את המחקר הובילו ד”ר יואב שכטמן והדוקטורנט אליאס נעמה מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית וד”ר תומר מיכאלי מהפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי.

 

אחד האתגרים הגדולים של הביולוגיה בימינו הוא מיפוי של תהליכים ביולוגיים דינמיים בתאים חיים בסופר-רזולוציה, כלומר בכושר הפרדה הגדול פי 10 מכושר ההפרדה של מיקרוסקופ אופטי רגיל.

ד"ר יואב שכטמן

ד”ר יואב שכטמן

ד"ר תומר מיכאלי

ד”ר תומר מיכאלי

 

מיקרוסקופים, ככלל, מייצרים תמונות דו-ממדיות, אבל העולם הוא תלת-ממדי ולכן מידע דו-ממדי הוא מידע חסר. תמונות תלת-ממדיות מושגות כיום באמצעות סריקה שכבתית, כלומר דימות של שכבות שונות בדגימה ואינטגרציה שלהן באמצעים ממוחשבים לכדי תמונה תלת-ממדית. הבעיה היא שתהליך כזה מצריך זמן סריקה רב, שבמהלכו העצם הנחקר חייב להיות סטטי. בנוסף, במיקרוסקופיה האופטית הקלאסית מוגבלת רמת הרזולוציה (כושר ההפרדה) על ידי “גבול הדיפרקציה” שניסח הפיזיקאי הגרמני ארנסט קרל אַבֶּה בשנת 1873.

כאן נכנסת לתמונה DeepSTORM3D – מערכת למיפוי תלת-ממדי בסופר-רזולוציה שפיתחו החוקרים. לדברי ד”ר יואב שכטמן, שהוביל את פיתוח המערכת, “כדי לקבל מידע עומק מתמונה דו-ממדית אנחנו משתמשים בעיצוב חזית גל – שיטה אופטית המקודדת את העומק של כל מולקולה בצורה המתקבלת על המצלמה. הבעיה בשיטה זו היא שכשאנחנו מצופפים את נקודות האור הפלואורסצנטיות בדגימה כדי לקבל יותר מידע, הצורות השונות עולות זו על זו בצילום ופוגעות ברזולוציה המרחבית והזמנית.”

הדוקטורנט אליאס נעמה קרדיט צילום ניצן זוהר, דוברות הטכניון

הדוקטורנט אליאס נעמה קרדיט צילום ניצן זוהר, דוברות הטכניון

כדי להתמודד עם האתגר רתמו החוקרים את התחום החם של למידה עמוקה (Deep learning). הם פיתחו רשת עצבית מלאכותית – מערכת המבצעת משימות חישוביות ברמת ביצועים ובמהירות חסרת תקדים. יחד עם ד”ר תומר מיכאלי מהפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי, מומחה בתחום זה, פיתחו החוקרים רשת עצבית המתאמנת על כמות עצומה של דגימות וירטואליות ולאחר מכן יודעת לנתח את המידע הנקלט מתמונות מיקרוסקופ של דגימות ממשיות ולהפיק ממנו תמונות תלת-ממד בסופר-רזולוציה.

 

לדברי ד”ר שכטמן, “הטכנולוגיה החדשה מקדמת אותנו למימוש אחת השאיפות הגדולות במחקר הביולוגי – מיפוי של תהליכים ביולוגיים בתאים חיים בסופר-רזולוציה. חשוב לי מאוד שאנשי מדעי החיים יפיקו תועלת מהמכשור שלי, ולכן אני מקיים קשרים הדוקים עם ביולוגים שמסבירים לי מהם הצרכים שלהם. ברור לי שהמערכות שאנחנו מפתחים חייבות להיות ידידותיות מספיק למשתמשים שאינם מהנדסים, ואנחנו משקיעים גם בכך מאמץ בקבוצה שלי.”

רשתות הנוירונים משמשות את ד”ר שכטמן לא רק באנליזה של התמונות אלא גם בשיפור המכשור. “זה אולי הכיוון העתידי המלהיב ביותר שיצא מהפיתוח הנוכחי – הרשת העצבית סיפקה לנו את התכן הפיזי האופטימלי של המערכת האופטית. במילים אחרות – המחשב לא רק ניתח את הנתונים אלא אמר לנו איך איך לבנות את המיקרוסקופ. אפשר ליישם את הקונספט הזה גם בתחומים שאינם קשורים למיקרוסקופיה, ואנחנו עובדים על זה.”

 

במחקר השתתפו דניאל פרידמן ממרכז המחקר של גוגל וחוקרים וסטודנטים מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית, ממרכז לורי לוקיי למדעי החיים וההנדסה וממכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה בטכניון: רחלי גורדון, בוריס פרדמן, ד”ר לוסיאן וייס, ד”ר אונית אללוף, טל נאור ורעות אורנג’. המחקר נערך בתמיכת הנציבות האירופית למחקר במסגרת תוכנית H2020, גוגל, הקרן הלאומית למדע וקרן צוקרמן.

 

לצפייה בסרטונים המסבירים את המחקר:

 

 

 

חוקרים בטכניון פענחו את המבנה הייחודי של האצה Jania sp. את המחקר שהתפרסם בכתב העת Advanced Science הובילו פרופ’ בעז פוקרוי והדוקטורנטית נופר ביאנקו-שטיין מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים.

פרופ' בעז פוקרוי

פרופ’ בעז פוקרוי

האצה Jania sp , ממשפחת האצות האדומיות (phylum Rhodophyta), נפוצה במים רדודים, שם היא נתונה לתנאים עוינים ובהם רטיבות, מליחות וזרמים חזקים. עמידותה מבוססת על מבנה מיקרומטרי ייחודי המשלב גמישות רבה עם חוזק. את המתכון לשילוב זה חיפשו חוקרי הטכניון במחקר הנוכחי.

כדי להתחקות אחר המיקרו-מבנה הייחודי של האצה בחנו אותה חוקרי הטכניון בסינכרוטרון ESRF בגרנובל, צרפת. מאיץ חלקיקים מעגלי זה, שהיקפו 844 מטר, הוא הסינכרוטרון החזק בעולם במונחי עוצמת האור שהוא מפיק; קרני ה-X שהוא מייצר חזקות פי 100 מיליארד ממכשיר רנטגן בבית חולים. החוקרים בחנו את האצה בשלושה קווי-קרן (beamlines) בסינכרוטרון, ולאחר מכן ביצעו אינטגרציה של הממצאים.

רבים ממחקריו של פרופ’ פוקרוי בשנים האחרונות עוסקים בביומינרליזציה – תהליך שבו יצורים חיים יוצרים מינרלים. באמצעות ביומינרליזציה מבוקרת יוצרים בעלי חיים אלה מבנים מורכבים המשמשים אותם לצורכיהם. המחקר הנוכחי מתמקד בביומינרליזציה של הקלציט באצה.

קלציט, שהוא גירסה יציבה מאוד של סידן פחמתי, הוא מרכיב נפוץ מאוד בחלקי השלד של יצורי ים רבים והוא מעניק להם את קשיותם. האדם יודע לייצר קלציט מלאכותי, אולם הקלציט המיוצר בטבע מאופייין בצורות מורכבות וייחודיות המקנות לו עמידות גבוהה ותכונות ייחודיות אחרות. במחקר קודם הראה פוקרוי כי תצורות כאלה נוצרות במעבר מפאזה אמורפית לפאזה הגבישית. כך למשל בונה נחשון הים את השלד שלו. בניית הגבישים דרך השלב האמורפי מאפשר את הטמעתם של חלקיקי מגנזיום ננומטריים רבים בקלציט, וכך נוצר קלציט מועשר במגנזיום.

נופר ביאנקו-שטיין

נופר ביאנקו-שטיין

במחקר הנוכחי גילה פרופ’ פוקרוי כי שלד האצה האדומה Jania sp  מכיל גם הוא קלציט מועשר במגנזיום, וגם כאן מדובר בהיווצרות העוברת בשלב אמורפי. בתהליך זה נוצר מרקם נקבובי מאוד; למעשה, מבחינה נפחית מכילה אצה זו יותר אוויר מאשר חומר מוצק – נפח הנקבוביות שלה תופס כ-64% מנפחה הכולל.

ממצא חשוב לא פחות הוא אופיין הסלילי של נקבוביות אלה – מאפיין ייחודי המעניק לאצה את אותו שילוב נדיר בין גמישות ועמידות. “צורה סלילית זו,” אומר פרופ’ פוקרוי, “מגדילה בכ-20% את עמידותה של האצה בכוחות כפיפה. אנחנו מקווים כי על סמך הממצאים האלו יפותחו שיטות חדשניות לייצור חומרים מלאכותיים עם מאפיינים דומים – נקבוביות סליליות – שיהיו קלים, גמישים וחזקים כמו השלד של Jania sp, שהתפתח במאות מיליוני שנות אבולוציה.”

פרופ’ בועז פוקרוי הוא חבר בוועדה המדעית של ESUO – הארגון האירופי של משתמשי סינכרוטרון – והוא מדגיש כי המחקר הנוכחי נשען על שיתוף פעולה רב שנים עם הסינכרוטרון בגרנובל.
במחקר תמכה נציבות המחקר האירופית במענק ERC – תוכנית המסגרת השביעית FP/2013–2018.

למאמר ב- Advanced Science לחצו כאן

 

סרטון המסביר את המחקר

קרדיט : ESRF

את המאמר שהתפרסם בכתב העת ACS Applied Materials & Interfaces הובילו ראש המעבדה לחקר הסרטן והקנבינואידים בפקולטה לביולוגיה בטכניון פרופ’ דדי מאירי וד”ר דן לויטוס מהמחלקה להנדסת פלסטיקה בשנקר.

בשנים האחרונות מרחיבות מדינות רבות את ההיתר לשימוש בקנביס בטיפול במגוון מצבים רפואיים ובהם כאב כרוני, כאב הנלווה לסרטן, סחרחורת והקאות כתוצאה מכימותרפיה, ספסטיות (קישיון שרירים) בחולי טרשת נפוצה, פרקינסון, הפרעה פוסט-טראומטית ואפילפסיה.

כיום נצרך הקנביס הרפואי בכמה דרכים אופציונליות: שאיפה של אדים, עישון של החומר או בליעה. אחד החסרונות של דרכי צריכה אלה הוא שהחומר כולו נכנס לגוף תוך זמן קצר ולכן השפעתו קצרת טווח – הוא משפיע לשעות ספורות בלבד. חיסרון נוסף הוא שהתפרקות החומר בגוף תלויה בגורמים שונים ובהם סוג המזון שצרך המטופל לפני הקנביס.

פרופ' דדי מאירי

פרופ’ דדי מאירי

 

חוקרי הטכניון ושנקר פיתחו פלטפורמה חדשנית לשחרור איטי ומבוקר של CBD בגוף. מדובר בכדורים פולימריים זעירים המשמשים “מחסניות” המוטענות בחומר ומשחררות אותו בהדרגה בגוף במשך זמן רב – שבועיים ואף יותר. התוצאה היא השפעה ארוכת טווח של החומר בפעילות הרצויה (שיכוך כאב וכיו”ב). טכנולוגיית הייצור של פלטפורמה זו מאפשרת ליצרן לקבוע את התכונות הקינטיות ואת דפוסי ההתפרקות של אותם כדורים, וכך להשפיע על קצב הפריקה העתידי של הקנביס בגוף.

 

ראוי לציין כי כיום קיימות מחסניות כאלה בטיפול בקנביס, אולם הן מתאימות למולקולות קנביס ספציפיות ולכן השפעתן הרפואית מוגבלת. לדברי פרופ’ מאירי, “במחקרים קודמים גילינו שבטיפול באפילפסיה, מיצויי קנביס עשירים ב-CBD יעילים, מבחינה תרפויטית, הרבה יותר ממיצוי של מולקולות ספציפיות. במילים אחרות, יש כאן שלם הגדול מסכום חלקיו. לכן פיתחנו פלטפורמה שמאפשרת להטעין את המחסניות במיצוי של מכלול הצמח, וכך מאפשרת להשיג אפקט תרפויטי מוגבר.”

 

יעילותה של הטכנולוגיה החדשה הודגמה בניסויים שנערכו בעכברים – הטיפול באמצעות המחסניות שפיתחו פרופ’ מאירי וד”ר לויטוס הגדיל את שיעור ההישרדות של העכברים ב-50%.

במחקר תמכו רשות החדשנות ומשרד החקלאות ופיתוח הכפר.

בשנים האחרונות חלה במדינות המערב עלייה משמעותית בשיעור האנשים הסובלים מהשמנת יתר (Obesity) וממחלות מעיים, הפוגעות בבריאות האדם ומסכנות את חייו. תופעות אלה נובעות במידה רבה מאורח החיים המערבי, המאופיין במיעוט פעילות גופנית ובצריכה רבה של מזון מעובד עתיר סוכר ומלח.

אחת הדרכים לשיפור אורח החיים האמור הוא חינוך, וזה הרקע ל”משחקי המזון” (Games of Food) – פרויקט אירופי חדשני שמובילה פרופ’ מירי ברק מהפקולטה לחינוך למדע וטכנולוגיה בטכניון. הפרויקט נערך בתמיכת EIT-Food, המכון האירופי לחדשנות וטכנולוגיה בתחום המזון, שמפעיל האיחוד האירופי.

לדברי פרופ’ ברק, “המשחק הוא כלי חינוכי חשוב המשמש את האנושות משחר ההיסטוריה, וכאן בחרנו במשחק בריחה – ז’אנר פופולרי מאוד. משחקי בריחה הם חוויה לימודית המאורגנת מסביב לסיפור מסגרת מעניין, והמשתתפים הם חלק בלתי נפרד מהתפתחות העלילה.”

שני משחקי הבריחה שפותחו במסגרת היוזמה הם “מתקפת הזומבים” ו”משימת תזונה בחלל”. המשחק הראשון, המתאר עתיד אפוקליפטי שבו זומבים השתלטו על העולם, דורש מהמשתתפים לפתור חידות הקשורות בתזונה בריאה. המשחק השני, שבו חיה האנושות בחללית ענקית, מצריך גם הוא חשיפה של מידע הקשור לתזונה מאוזנת: מיון סוגי מזון לקבוצות, חישוב ערך קלורי, זיהוי מאכלים מזינים, תכנון ארוחה מאוזנת ועוד.

כדי לבחון את יעילותם בתרבויות שונות נערכו “משחקי המזון” בהשתתפות צעירים מישראל, מאנגליה, מפולין, מפינלנד ומבלגיה. המשתתפים ציינו שהם נהנו מאוד מהחוויה הרב-חושית ומעבודת הצוות בתהליך פתרון החידות וכי למדו עובדות חשובות מאוד הנוגעות לתזונה בריאה, כמו גם לצמצום הנזקים לסביבה.

בפרויקט שותפים חוקרים מאוניברסיטת רידינג, מאוניברסיטת ורשה, מאוניברסיטת הלסינקי, מהמועצה האירופית למידע על מזון בבלגיה ומהמרכז לחקר המזון (VTT) בפינלנד. את מעורבותו של הטכניון בפרויקט הבין-לאומי יזם פרופ’ יואב ליבני מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון. את הפרויקט מלווה מחקר אמפירי בהובלת טל יכין, במסגרת עבודת הדוקטורט שלה בהנחיית פרופ’ ברק.

 

למידע נוסף על הפרויקט, המשחקים וחווית הלמידה של המשתתפים – לחצו כאן.

לקריאת הכתבה שפורסמה באתר אוניברסיטת רידינג

 

דוקטורנט בטכניון פיתח פולימר רך, גמיש ועמיד למים, שיודע לרפא את עצמו במקרה של “פציעות” כגון שריטה, חיתוך ופיתול. הדוקטורנט, מוחמד ח’טיב, השתמש בפולימר החדש לפיתוח פלטפורמות חישה מתקדמות המנטרות טמפרטורה, לחץ ורמת חומציות ועשויות להתאים למגוון יישומים בתחומים של רובוטיקה, פרוטזות והתקנים לבישים. הפלטפורמה החדשנית יודעת לתקן את עצמה לא רק ברמה המכנית – תיקון החתך ביריעת הפולימר – אלא גם בהיבטים פיזיקליים וכימיים כגון הולכת חשמל וחישה כימית.

הדוקטורנט, מוחמד ח'טיב

הדוקטורנט, מוחמד ח’טיב

ח’טיב, העורך את המחקר בפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון בהנחייתו של פרופ’ חוסאם חאיק, הציג את הפיתוחים החדשניים בשני מאמרים בכתבי העת Advanced Materials ו-Advanced Functional Materials.

במשך מיליוני שנות אבולוציה התפתח עורם של היונקים לכדי פלטפורמת חישה המאופיינת מצד אחד ברגישות גבוהה לגירויים סביבתיים ומצד שני בעמידות רבה לתנאים עוינים ובהם לחות, מליחות, חום, מתיחה וקיפול. בהשראת העור הטבעי מושקעים מאמצים רבים בפיתוחם של חומרים והתקנים אלקטרוניים מלאכותיים בעלי תכונות דומות, וזאת בגלל הפוטנציאל היישומי העצום שלהם בתחומים כגון רובוטיקה רכה וממשקי אדם-מכונה.

מערכות כאלה מצריכות פיתוח של חומרים רכים שתפקודם אינם נפגע כתוצאה מעיוותים וחתכים. הבעיה היא שחומרים רכים נוטים להיפגע, גם מבחינה תפקודית, לאורך זמן. מכאן נובעת המוטיבציה המחקרית לפיתוחם של חומרים חדשים ושל מערכות חדשות שיודעים לרפא את עצמם, ממש כמו עור האדם לאחר פציעה.

הפרויקט הראשון של ח’טיב, המוצג בכתב העת Advanced Functional Materials, מתאר את התכנון, הבנייה והיישום של אלסטומר – פולימר גמיש ובר מתיחה – בעל תכונות ייחודיות. האלסטומר החדש הוא חומר הידרופובי (דוחה מים) חזק וגמיש מאוד, שיכול להימתח ל-1,000% מאורכו הראשוני בלי להיקרע. אחת מתכונותיו הייחודיות היא האיחוי העצמי – יכולת הנשמרת גם כשהוא מושרה במי ברז, במי ים ובמים עם ערכי חומציות שונות. לאלסטומר זה פוטנציאל יישומי רב בפיתוח התקנים אלקטרוניים רכים ודינמיים הבאים במגע עם מים. במקרה שהפגיעה המכנית בפולימר מתרחשת כשהוא טבול במים, הוא יודע לתקן את עצמו ולמנוע זרמי זליגה, כלומר אובדן זרם מההתקן למים.

פרופ' חוסאם חאיק

פרופ’ חוסאם חאיק

 

ח’טיב ניצל את התכונות המבטיחות של הפולימר החדש לפיתוחו של עור אלקטרוני מלאכותי – פרויקט שהוא מציג בכתב העת Advanced Materials. במבנה זהו משולבות תכונות ויכולות רבות ובהן חישה סלקטיבית, עמידות למים, ניטור עצמי ותיקון עצמי. העור המלאכותי מכיל מערך חישה המורכב מחומרים ננומטריים ומנטר בצורה סלקטיבית ובו-זמנית משתנים סביבתיים שונים ובהם לחץ, טמפרטורה וחומציות. לבסוף, בהשראת ריפוי הפצעים בעור האדם, שילב ח’טיב בעור המלאכותי מערכת חדשנית לריפוי עצמי אוטונומי. מערכת זאת מורכבת מרכיבים דמויי-נוירונים, המנטרים נזקים בחלקים האלקטרוניים במערכת, ומרכיבים אחרים המזרזים את הריפוי העצמי במקומות הפגועים. מנגנון זה של תיקון עצמי יאפשר למערכות אלקטרוניות חכמות לבצע ניטור-עצמי של פעילותן ולתקן תקלות תפקודיות הנגרמות מנזקים מכניים.

לדברי ח’טיב, “פלטפורמת החישה החדשה היא מערכת אוניברסלית המפגינה תפקוד יציב בסביבה יבשה או מימית, והיא יכולה להכיל סוגים נוספים של חיישנים כימיים ופיזיקליים (חשמליים). שני הפרויקטים שפרסמנו סוללים דרכים חדשות ואסטרטגיות חדשות לפיתוח אלקטרוניקה בהשראת העור, שתוכל להשתלב בהתקנים לבישים ובהתקני עור אלקטרוני בהקשרים כגון רובוטים מתקדמים ואיברים מלאכותיים.”

במחקר שותפים מנהל המעבדה ולאא סליבא, החוקר אור זוהר שעבד על פיתוח החיישנים ואפיונם ופרופ’ שמחה סרבניק שעבדה על סימולציות מולקולריות המדגימות את יכולותיו של הפולימר החדש.


המחקר נערך בתמיכת קרן ביל ומלינדה גייטס ובסיוע מענק לפרויקט 
A-Patch (במסגרת תוכנית Horizon 2020).

על החוקרים:

מוחמד ח’טיב השלים בטכניון תואר ראשון בהנדסה ביוכימית והמשיך לדוקטורט במסלול מיוחד שבו הוא התמחה בפיתוח חומרים והתקני חישה מתקדמים המדמים עור. בשבועות הקרובים הוא יסיים את הדוקטורט בפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון, ובכוונתו לעבור בקרוב לאוניברסיטת סטנפורד לפוסט-דוקטורט.

מנהל קבוצת המחקר פרופ’ חוסאם חאיק, מומחה בניטור רפואי מבוסס חיישנים, הוא ראש המעבדה להתקנים מבוססי ננו-חומרים בפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון, חבר במכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה, סגן המשנה הבכיר לשוויון הזדמנויות ודיקן לימודי הסמכה בטכניון.

 

משמאל לימין: איחוי עצמי של חתך ביריעת האלסטומר במהלך 24 שעות.

משמאל לימין: איחוי עצמי של חתך ביריעת האלסטומר במהלך 24 שעות.

 

העור האלקטרוני הרב שכבתי

העור האלקטרוני הרב שכבתי

 

תיקון עצמי של הפולימר מתחת למים:

חיתוך של ההתקן ותיקון עצמי שלו. השיקום הפיזיקלי-חשמלי מודגם באמצעות מנורת הלד: