אירועי חודש האישה יחלו ב-8 במרס, הוא יום האישה הבינלאומי, ויימשכו עד סוף החודש.
להלן מקבץ אירועים שיתקיימו בטכניון, במסגרות שונות, כולם בסימן יום האישה הבינלאומי, כולם פתוחים לקהל הרחב!
לפרטים נוספים יש להיכנס לקישורים למטה.
8.3.2020 |
9.3.2020 |
18.3.2020 |
30.3.2020 |
 |
 |
 |
[פרטים בקרוב] |
תמונה קבוצתית של המשתתפים באירוע בטכניון
מימין לשמאל: פרופ' אילת פישמן, ד"ר עומר יחזקאלי, התלמידים הזוכים: יואב קולקה, עמית פריאנט ותהילה חנימוב, ויהודית דסקלוהשבוע התקיימה אולימפיאדת הביוטכנולוגיה השלישית בטכניון. האולימפיאדה, הנערכת בשיתוף הפיקוח על מגמת הביוטכנולוגיה במשרד החינוך, התקיימה תחת הכותרת “ביוטכנולוגיה – המדע שבונה את המחר”. התחרות מיועדת לתלמידי כתות י”ב המתמחים בפרויקט הגמר “יישומים בביוטכנולוגיה”.
כ-250 תלמידים מכל הארץ השתתפו באירוע, שבו התחרו 5 פיינליסטים מכיתה י”ב שנבחרו לאחר מבחני מיון וראיונות. כל אחד מחמשת התלמידים הציג את עבודתו במשך 10 דקות, ובהמשך נבחן בעל פה על ידי צוות שכלל את מפמ”רית ביוטכנולוגיה יהודית דסקלו, פרופ’ אילת פישמן – יועצת המגמה וחברת סגל בפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון, וד”ר עומר יחזקאלי, גם הוא חבר סגל בפקולטה.
במקום הראשון זכה עמית פריאנט מתיכון גולדה נס ציונה על המחקר “בדיקת עמידות צמח מלפפון טרנסגני לנגיף ה-CMV”. במקום השני זכה יואב קולקה מתיכון הנדסאים הרצליה על המחקר “השפעת התרופה מונחית המטרה AFP4-TMZ על חיוּת שורת תאים LLC1”. במקום השלישי זכתה תהילה חנימוב מאורט לילינטל רמלה על המחקר “השפעת מי חמצן על הזדקנות תאים”. צוות השופטים שיבח גם את שני הפיינליסטים האחרים – מאור אוארבך מבי”ס מאיר שפיה וקרן רביד מתיכון מכבים רעות מו”ר.
האירוע נפתח בסרטון המציג את חשיבותו של עולם הביוטק ואת ההישגים שנרשמו בתחום זה לאחרונה: טכנולוגיה להגנה על יבולים חקלאיים, יתושים מהונדסים המונעים התרבות של יתושים מעבירי מחלות, ייצור החלבון האנושי קולגן בצמחי טבק, טיפול בסרטן באמצעות “רוח רפאים ננומטרית”, ייצור תאי דם אדומים במעבדה, פלאפל עתיר חלבון המבוסס על אצות, אבחון מוקדם של סרטן הדם ועוד.
פרופ’ אילת פישמן, המובילה את האירוע מטעם הטכניון, אמרה לתלמידים כי “קראנו את העבודות שלכם וכולן מרשימות מאוד, ובכלל זה השילוב המושכל של ביקורות שליליות וחיוביות כיאה לעבודות חקר מדעיות.” היא סיפרה כי 85 אלף איש עובדים כיום במגזר הביוטכנולוגיה בישראל וכי התחום הולך וגדל בכיוונים רבים ובהם מכשור רפואי, תרופות, אגרו-ביוטכנולוגיה, ביואינפורמטיקה, אבחון רפואי ועוד. פרופ’ פישמן ציינה שורה של חברות ישראליות שנרכשו בשנים האחרונות ובהן סילנטיס, פרולור ביוטק, NeuroDerm ו-GeneSort וסיפרה על Equinom הישראלית, שגייסה החודש 10 מיליון דולר. Equinom עוסקת בשיפור וטיפוח תכונות של צמחים כגון שומשום ואפונה, וזאת באמצעות ניתוח ביואינפורמטי של מידע רב שנאסף מריצוף גנטי של אותם צמחים.
הזוכה במקום הראשון, עמית פריאנט, אמר כי תהליך המחקר הרחיב את אופקיו ולימד אותו להשקיע, להתמודד עם תקלות ושינויים בלתי צפויים ולנהל זמן באופן נכון. “חקרנו את עמידותם של צמחי מלפפון מהונדסים (טרנסגניים), וגילינו שעמידותם של צמחים אלה לווירוסים גבוהה יחסית. המשמעות היא שטיפוח צמחים טרנסגניים יצמצם את הצורך בהדברה כימית, שחסרונותיה ידועים.”
נבחרת רובוטיקה מתיכון אזורי מגידו הפועלת תחת ארגון FIRST ישראל בהובלת הטכניון, משרד החינוך ומשרד המדע והטכנולוגיה יצאה לדובאי באוקטובר האחרון להשתתף באולימפיאדה העולמית Global Challenge FIRST. בעקבות הישגיה המרשימים, נסיעתה החשאית וזכייתה במדליית כסף, הוזמנה הנבחרת בסיועה של אגודת ידידי הטכניון בארצות הברית (ATS) לנאום בוועידת AIPAC היוקרתית שתתקיים ב-1-3-3.2020 בוושינגטון, ארה”ב. בני הנוער שייצגו את הארגון ואת מדינת ישראל בדובאי יטוסו ב-26.2 לקראת חזרות גנרליות לפני הנאום בבמה העולמית, יציגו את הרובוט פרי פיתוחם וישתפו את הקהל בסיפורם המיוחד.
התחרות הייתה הזדמנות חשובה לחשיפה חיובית של מדינת ישראל בהיבט הטכנולוגי והמדיני, והשתתפו בה 119 משלחות המייצגות 119 מדינות. המשלחת הישראלית, השתתפה בתחרות העולמית והעפילה לשלב הגמר כראש הברית (אשכול של משלחות המתחרות יחד) הכוללת משלחות מאיטליה, אוגנדה ואוסטרליה. נבחרת ישראל זכתה בגמר במדליית כסף לאחר שסיימה את שלב המוקדמות בדירוג הנקודות הגבוה ביותר והיחידה עם מאזן ניצחונות מושלם (9-0-0). בנוסף קיבלה הנבחרת פרס מיוחד על עזרה יוצאת דופן לקבוצות אחרות.
שמונת בני הנוער הם נעה דומן, יובל פרי ורון פרי מרמות מנשה, איתי זיו ממרחביה ועומר ברעם מיקנעם עילית, עידו לוי וגל צ’פמן מרמת השופט ואורי בן יצחק מקיבוץ מגידו. השמונה ושני המנטורים – אסנת דומן וניסים לוי – קיבלו אבטחה אישית צמודה כדי להבטיח את שלומם בדובאי. הנבחרת נסעה הודות לסיוע המועצה האיזורית מגידו חברת מלנוקס חברת Tama וחברות נוספות וכן בתמיכת משרד החוץ.
המשלחות בדובאי הגיעו מכל רחבי העולם ונדרשו להתמודד, באמצעות רובוטים שפיתחו לבדו, עם אתגר המדמה איסוף פסולת מאוקיינוסים ושמירה על הסביבה. הניקוד ניתן להן על סמך יכולתן ללקט כמה שיותר פריטים מזירת התחרות. בשל הצלחת המשלחת והנחישות שהפגינו על מנת לייצג את ישראל בתחרות, הוזמנו התלמידים לנאום בוועידת AIPAC.
* ארגון FIRST הוקם בארה”ב בשנת 1989 על ידי היזם דין קיימן כדי לקרב ילדים ובני נוער לתחומי המדע והטכנולוגיה. הארגון משתמש במודל של תחרויות רובוטיקה ספורטיביות שבהן קבוצות מתחרות זו בזו בהתמודדות עם אתגר. בתוכניות FIRST ברחבי העולם משתתפים יותר מ-570,000 ילדים ובני נוער. FIRST Israel פועל משנת 2005 כמלכ”ר בחסות הטכניון ובראשו עומד האלוף (מיל’) אביהו בן נון. בארץ משתתפים בפעילות זו 14,000 ילדים ובני נוער מגן חובה ועד י”ב מכל רחבי הארץ ומכל המגזרים.
האלוף (מיל’) אביהו בן-נון, יו”ר ארגון Israel FIRST: ” הישגי המשלחת של תלמידי תיכון מגידו לדובאי היוו מקור גאווה וכבוד ל- Israel FIRST ולכל מדינת לישראל. אני נרגש שכעת גם ידידינו בארגון AIPAC מכירים בחשיבות המאורע ואנו מודים להם על הזמנתם ותמיכתם בהצלחה הטכנולוגית של הנערים. אנו מודים גם לשותפינו בטכניון, משרד החינוך, משרד המדע והמועצה האיזורית מגידו שסייעו רבות על מנת שהתלמידים יוכלו להשתתף באולימפיאדת הרובוטיקה בדובאי. נסיעת הנערים כיום מסמלת את הצלחת קהילת FIRST ישראל, כאשר אנו מציינים 15 שנה להקמת שלוחה בארץ, אשר לקחה על עצמה בשיתוף פעולה עם הטכניון להגדיל את המוטיבציה של דור העתיד לעסוק במדע וטכנולוגיה, לצד ערכי התרומה לזולת, שותפות, אדיבות מקצועית וערבות הדדית. בשם ארגון FIRST ישראל אני מאחל בהצלחה לנציגנו על במת AIPAC”.
נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון: “FIRST היא תוכנית חשובה ונפלאה, המבטאת את שליחותו של הטכניון בעידוד לימודי המדע וההנדסה בקרב ילדים ובני נוער. יתר על כן, היא מבטאת את רוח השינוי בשיטות ההוראה שאנו פועלים ליישם בטכניון. העברת הדגש מהוראה פרונטלית ללמידה מבוססת פרויקטים תקנה לסטודנטים לא רק ידע אלא גם ראייה מערכתית רחבה יותר, הכוללת גם כישורי מנהיגות ועבודת צוות. הטכניון שותף בתוכנית FIRST מיום הקמתה וימשיך לתמוך בה כתוכנית לאומית חשובה וחיונית. אנו רואים בכם סטודנטים שלנו לעתיד – מנהיגים שיבטיחו את המשך הובלתה הטכנולוגית והמחקרית של מדינת ישראל.”
שר המדע והטכנולוגיה, אופיר אקוניס:” ״הנבחרת המצוינת הזאת השיגה השיג חסר תקדים במיקומה ובאיכויותיה באולימפיאדת הרובוטיקה בדובאי. למעשה, לא היה לי ספק שישיגו הישגים עצומים, וכך גם אמרתי להם בפגישתנו, ערב יציאתם לתחרות. זאת פשוט גאווה לאומית אמיתית והוכחה נחרצת לחשיבות החלטת הממשלה שהובלתי עם כניסתי לתפקיד: לממן את המשלחות הללו, מתקציב המשרד. אני מאחל לחברי הנבחרת טיסה טובה לוושינגטון ובטוח שייצגו אותנו בכבוד גם על במת אייפק היוקרתית בבירה האמריקנית״.
שר החינוך, רפי פרץ: “הישגה הנפלא של הנבחרת הלאומית שלנו ברובוטיקה מהווה גאווה אדירה למערכת החינוך ולמדינת ישראל כולה. בנוסף לחשיבותה החינוכית, התחרות היוותה הזדמנות חשובה בעבור ישראל גם בהיבט הטכנולוגי פורץ הדרך והמדיני יחד. לאור חשיבות התחרות, פעלתי נחרצות על מנת להשיג את האישורים הביטחוניים הנדרשים להשתתפות תלמידינו בתחרות היוקרתית. נמשיך לשקוד על פיתוח עתידם של ילדינו ועל פיתוח המצוינות כדי שישראל תמשיך להיות קטר מוביל בשוק הגלובלי. מברך ומוקיר את התלמידים הזוכים, הצלחתכם הצלחתינו. ישר כח להם ולצוותים שליוו אותם”.
החזון של פוטוסינתזה מלאכותית כדרך לשיפור רווחת האדם. האיור זכה בחודש דצמבר במקום הראשון בתחרות SUN-ERGY. התחרות נערכה במסגרת מיזם Sunrise, שמטרתו לפתח טכנולוגיות להפקת אנרגיה מתחדשת ולא מזהמת
מזה עשרות שנים נחשב המימן לדלק העתיד, וזאת מכיוון ששריפתו משחררת רק אנרגיה ומים ואינה מזהמת את הסביבה. כיום מיוצר רוב המימן מגז טבעי בתהליך מזהם, ואחד התהליכים החלופיים לייצורו הוא פוטוקטליזה: פיצול המים למימן ולחמצן באמצעות אור השמש.
פרופ’ לילך עמירב
בתהליך הפוטוקטליזה נבלע אור השמש בחלקיקים מוליכים-למחצה המייצרים מטענים חיוביים ושליליים בתגובה לבליעת האור. מטענים חשמליים אלה מפרקים את המים למימן וחמצן; המטענים השליליים מפיקים מהמים מימן, והמטענים החיוביים מפיקים את החמצן. שתי תגובות אלה, של המטענים החיובים והשליליים, חייבות להתרחש בעת ובעונה אחת. בלי ניצול של המטענים החיובים אי אפשר לנתב את המטענים השליליים ליצירת המימן. לכן, אף שחמצן אינו תוצר נחוץ, מאמצים רבים בתחום הפיתוח של טכנולוגיות פוטוקטליזה הוקדשו להשגת פיצול מים מלא למימן וחמצן, וזאת ללא הצלחה רבה. בשל כך, פיצול מים מלא נשאר אתגר משמעותי. כעת, במאמר שהתפרסם בכתב העת Nano Energy, מוצג פתרון יצירתי לבעיה זו.
את המחקר האמור הובילה פרופ’ לילך עמירב מהפקולטה לכימיה ע“ש שוליך ומהמכון לננוטכנולוגיה ע”ש ראסל ברי ותוכנית האנרגיה ע”ש גרנד בטכניון עם עמיתיה באוניברסיטת בולוניה באיטליה. התהליך שפיתחה קבוצת המחקר מבוסס על חלקיקים ייחודיים שפיתחה פרופ’ עמירב לפני כמה שנים. חלקיקים אלה מפגינים יעילות שיא בניצול האור והמטענים השליליים ליצירת המימן. עכשיו מציג הצוות גישה חדשה לניצול יעיל של המטענים החיובים.
צוות החוקרים פיתח תהליך שבו מופקים לצד המימן, כחלופה ליצירת החמצן, גם תוצרים מועילים ובהם בנזלדהייד (Benzaldehyde) המשמש בתעשיות המזון, הצבע, הפלסטיקה והקוסמטיקה. התהליך החדשני משתמש הן במטענים השליליים והן במטענים החיובים וכך מנצל את אנרגיית השמש באופן יעיל ומועיל יותר. “אפשר לומר שהפכנו את התהליך מפוטוקטליזה לפוטוסינתזה, כלומר להמרה אמיתית של אנרגיה סולרית לדלק,” אומרת פרופ’ עמירב. “יותר מכך, יעילות המרת האנרגיה בתהליך קובעת שיא עולמי חדש בתחום של פוטוקטליזה מבוססת חלקיקים.”
יעילות השיא שהושגה במחקר האמור עומדת על 4.2% STC – כפול מהשיא הקודם. נתון זה, המייצג את יעילות המרת האנרגיה מאנרגיה סולרית לאנרגיה כימית, נושק ליעד שהגדיר משרד האנרגיה האמריקאי כ”סף היתכנות פרקטי” ליצירת מימן באמצעות פוטוקטליזה. החוקרים מעריכים כי הצלחה זו מהווה אבן דרך חשובה לקראת הרחבת השימוש בתהליכי פוטוקטליזה כאמצעי לפיתוח תעשייתי ולצמצום הזיהום הסביבתי.
למאמר בכתב העת Nano Energy לחצו כאן
להערכת ארגון הבריאות העולמי (WHO), כמחצית מאוכלוסיית העולם תסבול ממחסור במי שתייה כבר בשנת 2025. לכן גישה למים נקיים, שהיא אחד מ-17 היעדים לפיתוח בר-קיימא שקבע האו”ם בשנת 2015, הייתה המניע לפיתוחה של מערכת עצמאית וניידת המפיקה מים מהאוויר. המערכת שפותחה בטכניון תוכל לספק מים נקיים גם לקהילות מבודדות הרחוקות ממקורות מים.
מפתחי הטכנולוגיה החדשה הם פרופ’ דוד ברודאי ופרופ’ ערן פרידלר, חוקרים ביחידה להנדסת סביבה מים וחקלאות בפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית ובמכון למחקר המים בטכניון ע”ש סטפן וננסי גרנד, ואילן כץ, המהנדס הראשי של המערכת. השלושה פיתחו אבטיפוס ראשון מסוגו בעולם: מערכת זולה ויעילה-אנרגטית להפקת מים מאוויר. הטכנולוגיה רלוונטית במיוחד ליישובים קטנים ומבודדים המרוחקים משמעותית ממקורות מים מתוקים או מלוחים. זאת משום שעלות ההובלה של מים גדלה עם המרחק של הקהילה ממקור המים או ממפעל ההתפלה. לכן, קהילות קטנות ומבודדות יפיקו תועלת רבה במיוחד מהמערכת החדשה, המאפשרת לייצר את המים במקום. יחידת המסחור של הטכניון (Technion Technology Transfer – T3) רשמה על הטכנולוגיה החדשנית פטנט ופועלת מול התעשייה לייזום ומסחור שלה במטרה למנף את נכסי הקניין הרוחני ליצירת חדשנות פורצת דרך מונגשת לכלל.
הטכנולוגיה החדשה מבוססת על תהליך מחזורי דו שלבי: הפרדת אדי המים מהאוויר באמצעות ספיגת אדי המים על ידי תמיסת מלח מרוכזת ייעודית (דסיקנט) ולאחר מכן הפרדתם מהתמיסה בלחץ תת-אטמוספרי. לדברי פרופ’ ברודאי, “אחד היתרונות של הטכנולוגיה החדשה, לצד היעילות האנרגטית, הוא העובדה שבמעבר דרך תמיסת המלח עוברים המים טיפול משמעותי. הפיתוח שלנו הופך את המים למשאב בר השגה, שכן הוא מאפשר להפיק מים בכל מקום בעולם, ללא תלות במקורות מים הקיימים. האבטיפוס שבנינו מראה שהשיטה עובדת, ואנחנו מקווים שבעתיד הקרוב נהפוך את המערכת למוצר מסחרי.”
בניגוד לטכנולוגיות קיימות להפקת מים מאוויר, המתבססות על קירור גורף של כל האוויר שנכנס למערכת, המערכת החדשה שפותחה בטכניון מקררת רק את אדי המים ובכך מפחיתה באופן משמעותי את האנרגיה הנדרשת לייצור המים. לדברי פרופ’ פרידלר, “הטכנולוגיות הקיימות עובדות בקירור ישיר, כלומר הן מקררות את כל האוויר שנכנס לתוכן וומעבות את אדי המים (בדומה לפעולת מזגן). לכן, במערכות אלה יש בזבוז אנרגטי כי הן מקררות את כל האוויר בשעה שאדי המים מהווים רק עד כ-3% ממסת האוויר (גם כאשר הלחות היחסית היא 100%).”
“אנחנו לא מתחרים בהתפלה,” מבהיר פרופ’ ברודאי. “ישראל היא מדינה מפותחת השוכנת לחוף ים שיכולה לספק לעצמה את כל צריכת המים על ידי מערכות התפלה. זאת בין השאר כי היא מדינה קטנה יחסית שחלק ניכר מתושביה גרים לאורך החוף, כך שלא נדרשת הובלה של מים מותפלים למרחקים גדולים. אספקת מים מותפלים לקהילות החיות רחוק מאוד מהים, לעומת זאת, יקרה מאוד בשל הצורך בצנרת הובלה ארוכה מאוד. כאן ניכרים יתרונותיה של הטכנולוגיה החדשה שפיתחנו.”
פרופ’ פרידלר מדגיש כי “בנוסף להיותם של המים מרכיב חיוני לחיים באופן ישיר, הם משפיעים על היבטים חשובים אחרים ובהם המצב הבריאותי של הפרט ושל הקהילה ואפילו על העצמת נשים – כיוון שבמקומות רבים נערות אינן זוכות להשכלה משום שהן עסוקות באספקת המים למשפחה, וגם בבגרותן הן מקדישות שעות להובלת מים. בנוסף, חשוב לציין כי גם היום מהווה נושא המים גורם מרכזי בסכסוכים עקובים מדם באזורים יבשים, כגון אפריקה, והם גם אחד מהמניעים המשמעותיים להגירה המונית לאירופה.”
בפיתוח המערכת לאורך השנים השתתפו בן גידו, שהיה סטודנט לתואר שני בפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית, ד”ר גומיד חאלד מהמעבדה לאנרגיה בפקולטה להנדסת מכונות, הדוקטורנט יגאל עברון מהפקולטה להנדסת מכונות (בהנחיית ד”ר חאלד ופרופ’ אמריטוס גרשון גרוסמן) והסטודנט לירון הובר מהפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית.
המערכת החדשנית המפיקה מים מהאוויר
מימין לשמאל : לירון הובר, אילן כץ, פרופ' ערן פרידלר ופרופ' דוד ברודאי
מימין לשמאל : לירון הובר, אילן כץ, פרופ' ערן פרידלר ופרופ' דוד ברודאי
פרופ' ערן פרידלר
פרופ' דוד ברודאי
מהנדס המחקר אילן כץ
הסטודנט לירון הובר
המערכת החדשנית המפיקה מים מהאוויר
מארגני הכנס, פרופ’ אלכס לישנסקי מהפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון והפרופסורים אמיר גת ויזהר אור מהפקולטה להנדסת מכונות, הסבירו את מטרתו. “פיתוחם של מיקרו-שחיינים וננו-שחיינים מלאכותיים, המסוגלים לנוע בכוחות עצמם בסביבה נוזלית, הוא אתגר מדעי וטכנולוגי עצום הנושא בחובו פוטנציאל נרחב בתחום הרפואה.”
שחיינים כאלה נעים באמצעות כוחות מגנטיים, אקוסטיים, אופטיים ואחרים, ותכנונם שואב השראה רבה ממנגנונים ביולוגיים טבעיים שהתפתחו במהלך האבולוציה. בדומה למיקרו-חיישנים ביולוגיים מסוימים, מיקרו-שחיינים מלאכותיים גמישים יכולים לשנות את צורתם בהתאם לתכונות הסביבה כדי לנוע ביעילות. גם היכולת לשנות צורה באופן רציף גם מאפיין הכרחי של רובוטיקה רכה (Soft Robotics) – תחום טכנולוגי חדשני שפותח בהשראת הטבע. הכנס הפגיש את המומחים המובילים בשני התחומים האלה – מיקרו-שחיינים מלאכותיים ורובוטיקה רכה – כדי לקדם את שיתוף הפעולה ביניהם.
בכנס נדונו נושאים רבים ובהם מיקרו-מכונות מגנטיות הניתנות לתכנות (פרופ’ ברדלי נלסון, ETH ציריך), מנועים ננומטריים הפועלים על אנרגיה כימית ואקוסטית (פרופ’ פייר פישר, מכון מקס פלנק), מיקרו-מנועים ויישומיהם באורגניזם החי (בוגר הטכניון פרופ’ ג’וזף וואנג, אוניברסיטת קליפורניה סן דייגו), רובוטיקה רפואית זעירה (פרופ’ משה שהם, הפקולטה להנדסת מכונות בטכניון), שחיינים מגנטיים רכים בהשראת הטבע (פרופ’ מטין סיטי, מכון מקס פלנק), מנועים רכים לרובוטיקה רכה (בוגר הטכניון פרופ’ הוד ליפסון מאוניברסיטת קולומביה) ושימוש בחומרים רכים ברובוטיקה זעירה (רוב שפרד, אוניברסיטת קורנל) ואחרים
לאתר הכנס: https://www.swimmerssoro.com/
משתתפי הכנס
פרופ' חוסאם חאיק מציג התקן אלקטרוני מודפס הנצמד לעור
פרופ' ג'וזף וואנג, מאוניברסיטת קליפורניה סן דייגו
פרופ' שיזו טוקיטו מאוניברסיטת ימגטה בטוקיו
פרופ' האווארד כץ מאוניברסיטת ג'והנס הופקינס עם פרופ' חאיקחישה חכמה של נתונים פיזיולוגיים, אלקטרוניקה גמישה לניטור לביש, חיישני הבל-פה לסמארטפון, ניטור שחפת בעולם השלישי, ניטור רציף של כאב, מעבדה-על-העור, סוללות נייר ועור אלקטרוני המתקן את עצמו הוצגו לאחרונה בכנס הבינלאומי לניטור לביש שהתקיים בטכניון. ההרצאות בשני ימי הכנס התמקדו בעיקר בפיתוח חיישנים כימיים המנטרים את מצבו הרפואי של המשתמש.
את הכנס מובילה, זו השנה השנייה, קבוצת המחקר של פרופ’ חוסאם חאיק. פרופ’ 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. השנה ארגנו את הכנס חברי קבוצת המחקר שלו ד”ר רותם וישינקין, יאנה מילוטין, ליאת צורי וד”ר יואב ברוזה.
“ניטור לביש הופך לחלק מחיי היום-יום שלנו,” אמר פרופ’ חאיק, “ואנחנו רואים זאת בשעונים חכמים, בצמידי ניטור ובבגדים הקוראים נתונים פיזיולוגיים. עם זאת, פיתוחם של החיישנים הקוראים את הנתונים האלה הוא תהליך איטי שאינו מדביק את ההתקדמות הטכנולוגית בצד הכימי. לכן החלטנו להתמקד השנה בחיישנים ובקישור שלהם לרכיבים האלקטרוניים המקבלים מהם את הנתונים.”
בכנס הרצו מומחים מובילים מישראל ומחו”ל על מגוון רחב של נושאים ובהם חישה חכמה של נתונים פיזיולוגיים, אלקטרוניקה גמישה לניטור לביש, חיישני הבל-פה לסמארטפון, ניטור שחפת בעולם השלישי, ניטור רציף של כאב, מעבדה-על-העור, סוללות נייר ועור אלקטרוני המתקן את עצמו. פרופ’ חאיק אמר כי “חשוב שלא נסתפק בהצגת ההישגים האישיים של כל אחד מהדוברים, אלא גם נדון באפשרויות לשיתופי פעולה עתידיים בין מהנדסים, רופאים ומדענים – שיתופי פעולה החיוניים לקידום התחום.”
את ארבע הרצאות המליאה המרכזיות נשאו הדוברים הבאים:
פרופ’ חאיק אמר בסיכום כי הכנס עורר הדים חיוביים, שיישאו פרי בשיתופי פעולה עתידיים בין הטכניון לאוניברסיטאות אחרות ובין האקדמיה לתעשייה.
הסטודנטים מאי שוורץ וגיא ברגר שפיתחו מערכת לניטור דלקת ריאות לפי צילום בית חזה במצלמת הטלפון
יריד הפרויקטים 2020
חברי קבוצת GRUT – שפיתחו רובוט קטן וחכם הנוסע בין העציצים
קבוצת הסטודנטים שפיתחה אפליקציה עבור עמותת "חַיבולנס" המצילה חיות בר פצועות
הסטודנטים חוש חאלד, ג'וליאן סרוגי ואיה רמאל פיחתו את פרויקט Yummy Tummy
ביריד הסטודנטים בפקולטה למדעי המחשב בטכניון הוצגו 43 פרויקטי גמר של סטודנטים הלומדים לתואר ראשון בפקולטה. בפרויקטים השתתפו יותר מ-160 סטודנטים, שהציגו את הפיתוחים לחברי סגל הפקולטה ולמומחים מהתעשייה.
הסטודנטים מאי שוורץ וגיא ברגר פיתחו מערכת לניטור דלקת ריאות והפרעות נשימה אחרות על סמך צילום חיצוני של בית החזה במצלמת הטלפון. השניים מציינים כי דלקת ריאות היא גורם התמותה העיקרי בקרב ילדים קטנים, ובעולם השלישי היא אינה מאובחנת כראוי. האפליקציה הפשוטה תאפשר אבחון ביתי מהיר ופשוט של מצבים מסוכנים כאלה. האפליקציה מבוססת על פטנט שפותח במעבדתו של פרופ’ רון קימל.
הסטודנטים חוש חאלד, ג’וליאן סרוגי ואיה רמאל פיחתו את פרויקט Yummy Tummy: מערכת עצמאית להכנת בקבוק חלב לתינוקות. הסטודנטים בנו מכונה חכמה הנשלטת באמצעות אפליקציה ומכינה באופן עצמאי בקבוק אוכל לתינוקות. המכונה מרתיחה את המים, שומרת על סטריליות ודואגת לקירור המים לטמפרטורה האידיאלית לתינוק. “הגעתי לרעיון כששמרתי על האחיינים שלי, והבנתי שהכנת בקבוק האוכל לתינוק היא עבודה קשה מדי,” מספרת איה רמאל מכפר ירכא שתסיים בקרוב את לימודיה במסלול הנדסת מחשבים.
“חיברנו למערכת חיישן הבודק את הטמפרטורה של המים בבקבוק, וכשהיא מגיעה ל-36 מעלות נשלח להורה אות בטלפון הנייד, ותהליך הכנת החלב יוצא לדרך.”
קבוצת “רובין פוד” פיתחה, בשיתוף עם החממה הטכנולוגית בטכניון, אפליקציה לסינכרון בין ביקוש להיצע של עודפי מזון. רובין פוד היא עמותה העוסקת בהצלת מזון ובהפנייתו למי שנזקק לו, והאפליקציה שפיתחו הסטודנטים תסייע ביצירת קשר מיידי בין שני הצדדים.
קבוצת סטודנטים נוספת פיתחה אפליקציה עבור עמותת “חַיבולנס” המצילה חיות בר פצועות. בעמותה מתנדבים כ-1,500 איש המסייעים בהעברה של החיות הפצועות לטיפול. האפליקציה תייעל את פעילות העמותה ותקצר משמעותית את הזמן הנדרש להעברת החיה הפצועה ליעד.
קבוצת MedTabula פיתחה אפליקציה המקשרת בין אנשים הזקוקים למזרק אפיפן (Epipen) באופן דחוף לבין אנשים שברשותם מזרק כזה בסביבה הקרובה. מדובר בהזרקת אנדרנלין לצורך טיפול בתגובה אלרגית מסוכנת, ולכן המהירות היא משתנה קריטי. האפליקציה מאפשרת לאדם הזקוק למזרק לאתר אנשים רלוונטיים בסביבתו הקרובה, ובמקרה חירום גם להזעיק אמבולנס.
הסטודנטים רון ופימוב, רנה חל ומורי לוינזון פיתחו אפליקציה לתחרויות הקלדה בזמן אמת. האפליקציה מסייעת בשיפור מיומנויות ההקלדה בטלפון בדרך מהנה של תחרות עם משתמשים אחרים.
בתחרות חביב הקהל זכו הקבוצות הבאות:
GRUT של הסטודנטים ג’סיקה שלי מילגרם, טניה דבייקין ואדיר אבסקר: רובוט קטן וחכם הנוסע בין העציצים והאדניות בבית, מנטר את הלחות והטמפרטורה בקרקע ומעביר את הנתונים לענן.
ABALONE של הסטודנטים ליטל קולץ, אלון נברו ודין מאירי שהוציאו את משחק החשיבה Abalone מהקופסה. הסטודנטים בנו רובוט “אבאלואינו” עם 4 צירי תנועה ו-5 מנועים. הרובוט מבצע מהלכים על לוח משחק פיזי. המהלכים מחושבים לפי אלגוריתם בינה מלאכותית לאסטרטגיית משחקים – MinMax עם גיזום AlphaBeta שמחשב עץ משחק ומשקלל כמה מהלכים קדימה.
משחק האמת והשקר של הסטודנטים אלון ארנברג, שי פלדמן, רון קנטורוביץ’, נדב אליאס, דן כליפה, שגיא לבנון וסיראג’ עותמן. זהו משחק חברתי שבו כל משתתף צריך להציג שני משפטים על עצמו, אחד אמיתי ואחד שקרי, והמשתתפים האחרים צריכים לנחש איזה משפט אמיתי ואיזה שקרי.
טכנולוגיה חדשה, המבוססת על אבולוציה מכוונת של אנזים טבעי, צפויה להאיץ ולייעל את ייצורם של דלקים מבוססי פסולת. את המחקר שהתפרסם ב-ChemCatChem הובילו פרופ’ אילת פישמן והדוקטורנט שלו גיחז מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון.
פרופ' אילת פישמן והדוקטורנט שלו גיחז מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון
האבולוציה, כפי שלמדנו מדרווין, פועלת על סמך מנגנון כפול של מוטציה וברירה טבעית. מוטציות הן תופעה אקראית המתרחשת באופן ספונטני בכל אורגניזם, ורובן חסרות משמעות עבורו. אולם לעתים, המוטציה מקנה לאורגניזם יתרון הישרדותי כלשהו, שיעבור בתורשה לצאצאיו, שיעבירו את המוטציה הלאה והיא תתקבע בגנום. זו הברירה הטבעית.
פרופ’ אילת פישמן, ראש המעבדה לביוקטליזה מולקולרית ויישומית, מפתחת שיטות ליצירת תגובות כימיות רצויות באמצעות אנזימים – מולקולות טבעיות שהתפתחו במיליארדי שנות אבולוציה. האנזימים עובדים היטב בסביבה הטבעית, ולכן יש להם יתרון על זרזים כימיים מלאכותיים המצריכים תנאים מיוחדים כגון טמפרטורות גבוהות ולחץ חזק. פרופ’ פרנסס ארנולד, שביקרה בטכניון לאחרונה, זכתה בפרס נובל בכימיה לשנת 2018 בדיוק בתחום הזה של אבולוציה מכוונת.
“למעשה אנחנו מחקים, או ממשיכים, את התהליך האבולוציוני,” מסבירה פרופ’ פישמן, “אבל עושים זאת באופן שמייעל את הפקת התוצרים הרצויים לנו – חומרי מזון, חומרי ניקוי וכו’. זאת באמצעות עידוד של מוטציות אקראיות וברירה לא טבעית שלהן, ברירה מבוקרת.”
חוקרי המעבדה מאיצים בשיטות מולקולריות את התפתחותן של מוטציות, יוצרים ספרייה של מאות אלפי מוטנטים ומתוכה בוחרים את המוטנטים המשופרים – משופרים מנקודת הראות של התפקוד שאנחנו מחפשים, למשל פירוק שומנים אם מדובר בחומרי כביסה. “על התהליך הזה של עידוד מוטציות, יצירת ספריות וברירה מבוקרת אנחנו חוזרים שוב ושוב עד שמקבלים את האנזים המתאים לתפקיד הרצוי.”
המאמר הנוכחי מציג טכנולוגיה חדשנית לייצור ביודיזל – דלק המיוצר מפסולת שמן, כלומר משיירי-שמן מדוכני פלאפל, ממפעלים וכו’. חשיבותו של הביודיזל בכך שהוא תופס את מקום של דלקים מבוססי מחצבים (בנזין למשל), שמקורותיהם הולכים ואוזלים וכרייתם פוגעת קשות בסביבה.
ביודיזל מופק כיום על ידי דחיסת מתנול ושמן באמצעות זרזים כימיים, המחייבים כאמור תנאי ייצור מיוחדים ויקרים. כאן, לעומת זאת, מציעים החוקרים לייצר את הביודיזל באמצעות אנזים טבעי: ליפאז (lipase). אנזים זה, המיוצר בלבלב, מפרק שומנים בדם וחיוני לפעילות תקינה של הגוף ולהתמודדות עם מצבי רפואיים כגון מחלות לבלב, אי ספיקת כליות ודלקות בכיס המרה.
הבעיה היא שליפאז אינו יציב בסביבות לא מימיות כגון מתנול, החיוני להפקת ביודיזל. לכן התמקדה קבוצת המחקר בשיפור של יציבות האנזים בריכוזי מתנול גבוהים. זאת באמצעות אותה גישה של אבולוציה מכוונת. “עודדנו היווצרות מוטציות של ליפאז, ואותן חשפנו למתנול במשך חצי שעה. ‘המולקולות השורדות’ עלו לשלב הבא, לסבב נוסף של מוטציות וברירה מבוקרת, עד שהתקבל אנזים שעמידותו למתנול גבוהה פי 100 מזו של האנזים המקורי.”
פרופ’ פישמן מבהירה שאין מדובר באבולוציה מכוונת בלבד, אלא גם בפעולות הנדסיות המושתתות על ניתוח מבנה האנזים במאיץ חלקיקים, על זיהוי המאפיינים המקנים לו עמידות לאתנול ועל שיפור תהליך הייצור באמצעות חומצה אמינית בשם ציסטאין.
לסיכום, באמצעות אבולוציה מכוונת וייצוב נוסף של האנזים באמצעים כימיים, הושגה עמידות חסרת תקדים – הליפאז המשופר יציב בנוזל המכיל 70% מתנול. החוקרים מעריכים כי הישג זה סולל את הדרך להרחבת ייצורו של הביודיזל ולקידום השימוש בו.
המחקר נערך בתמיכת מכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה (RBNI).
למחקר:
פרופ’ אילת פישמן היא דיקנית הסטודנטים בטכניון. יש לה תואר ראשון (בהצטיינות), שני ושלישי מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון. ב-2005, אחרי פוסט-דוקטורט באוניברסיטת קונטיקט ועבודה ממושכת במכון תמי אימי, היא חזרה לפקולטה כחברת סגל. מאז היא עומדת בראש המעבדה לביוקטליזה מולקולרית ויישומית.
פרופ’ פישמן זכתה בפרסים רבים ובהם פרסי גוטווירט ויולודן למצוינות במחקר ובפרסי הצטיינות בהוראה ובהם פרס ינאי למצוינות בחינוך האקדמי. לאחרונה התמנתה לתפקיד דיקנית הסטודנטים, שבמסגרתו היא אחראית על מכלול הסיוע לסטודנטים במהלך לימודיהם – במלגות ובהלוואות, במעונות ובחונכות, בייעוץ פסיכולוגי, בסיוע למשרתי המילואים ובהעשרת חיי הקמפוס בפעילויות חברה ותרבות.
פרופ' גלעד יוסיפון
ד"ר יואה וו
ד"ר אפו פו
תמונת אילוסטרציה: תפיסה סלקטיבית של חיידקים, הסעתם ואלקטרופורציה שלהם (סמן פלואורסצנטי אדום) באמצעות חלקיק יאנוס המשמש כאלקטרודה ניידת תחת הפעלת שדה חשמלי.מיקרו-שחיינים, הנקראים לעיתים גם “חלקיקים אקטיביים” או “מיקרו-מכונות”, הם חלקיקים זעירים בעלי יכולת הנעה עצמית. בשנים האחרונות התגלו חלקיקים אלה ככלים מיקרוסקופיים וננוסקופיים מבטיחים לאנליזה של תא בודד, להעברת תרופות, לנטרול רעלים, לטיפול סביבתי, לריפוי עצמי ועוד. התנועה העצמית (אוטונומית) של החלקיקים האקטיביים מבוססת על יכולתם לקצור אנרגיה ולנצלה באופן לא-סימטרי, מה שמוביל להפעלת כוחות מקומיים המניעים אותם.
את המחקר הוביל פרופ’ גלעד יוסיפון מהפקולטה להנדסת מכונות עם הפוסט-דוקטורנטים ד”ר יואה וו מהפקולטה להנדסת מכונות וד”ר אפו פו מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט. המחקר פורסם בכתב העת היוקרתי Science Advances.
לדברי פרופ’ יוסיפון, “במחקר הנוכחי הצלחנו להראות לראשונה כי באמצעות שדה חשמלי חיצוני יחיד אנו מסוגלים לבצע מגוון פעולות הכוללות לכידה והובלה של חיידקים וכן אלקטרופורציה סלקטיבית שלהם. זו גישה גנרית שאפשר ליישם לא רק בחיידקים אלא על מגוון רחב של סוגי תאים ומיקרו-שחיינים.”
אלקטרופורציה היא שיטה שבה מופעל שדה חשמלי על התא כדי להגביר את חדירותה של הממברנה וכך להכניס לתא מולקולות, תרופות, די-אן-איי וחומרים אחרים. בין השאר משמשת השיטה להחדרת די-אן-איי לתוך חיידקים כדי לאלץ אותם לשכפל את אותו די-אן-איי.
שיטות האלקטרופורציה הקיימות מאפשרות לבצע אותה רק על קבוצת תאים גדולה בעת ובעונה אחת, ולא על תא בודד מסוים. פריצת הדרך של פרופ’ יוסיפון מאפשרת אלקטרופורציה והחדרת מולקולות לתא בודד מסוים. ועדיין, השיטה החדשה מאפשרת גם לבצע אלקטרופורציה בתאים רבים בעת ובעונה אחת, וזאת באמצעות הנעה אוטונומית של המיקרו-שחיינים. יעילות התהליך החדש נובעת בין השאר מאלקטרופורציה מקומית המופעלת על חלק מהתא ומגדילה את סיכויי ההישרדות שלו ובכך את אחוזי ההצלחה של התהליך. למעשה זוהי מעין “מעבדה-על-חלקיק”, המבוססת על מיקרו-שחיינים. מלבד יתרונותיהן הקיימים של “מעבדות על שבב” – ניידות, יעילות ועוד – הפלטפורמה החדשה – מתגברת על אתגרים כגון סיבוכיות ותכנון מוקדם, שכן אין עוד צורך לייצר שבב עם מערכת מיקרו-תעלות ואלקטרודות עם גיאומטריה קבועה שתוכננה מראש. בנוסף, בניגוד לטכניקות אחרות המפותחות כיום לטובת אלקטרופורציה על תא בודד, הטכנולוגיה החדשה אינה מצריכה גישה לתא מבחוץ, דוגמת מיקרו-מניפולטורים חיצוניים, שכן היא מאפשרת השפעה על התא על ידי חלקיק אקטיבי גם בחללים סגורים שאליהם אין גישה מבחוץ.
הגישה הודגמה בהצלחה על חיידקים ועל חלקיקי יאנוס – חלקיקים אקטיביים מלאכותיים עם ציפוי מתכתי לא אחיד לצורך שבירת הסימטריה. חלקיקים אלה מהווים בפועל אלקטרודה צפה הנשלטת על ידי המפעיל. השיטה הזאת ישימה במגוון רחב של תאים ומיקרו-מכונות, וקבוצת המחקר של פרופ’ יוסיפון עובדת על הרחבתה לתאים אנושיים וכן לסוגי מטען שונים ולמיקרו-מכונות שונות.
המחקר נתמך על ידי קרן המדע הישראלית (ISF) ו-GTIIT (מכון גואנגדונג-טכניון-ישראל לטכנולוגיה), שסיפק מלגה נדיבה לפוסט-דוקטורנטית ד”ר יואה וו.
למאמר המלא ב- Science Advances לחצו כאן
