מה משותף לאספרסו, נפט ומיקרו-ג’לים?

חוקרים בפקולטה למדע והנדסה של חומרים בטכניון פיתחו שיטה חדשנית לייצור חלקיקי מיקרוג’ל מבוססי-חלבון. ההישג, בהובלת ד”ר לואי חורי והדוקטורנטית טינה ח’יראללה, פורסם לאחרונה בעיתון המדעי היוקרתי Advanced Materials. לשיטה שפיתחו חוקרי הטכניון יתרונות רבים ובהם יעילות, מהירות, פשטות ייצור ואפשרות לשימוש בסדרי גודל קטנים כגון חלבונים ומולקולות ביולוגיות. יתרונות אלה הופכים אותה לחלופה חסכונית לשיטות קיימות, העשויה לחולל שיפור דרמטי בתחומים רבים ובהם תרופות, חיישנים ביולוגיים, מזון, הנדסת רקמות ומדעי הסביבה.

הדוקטורנטית טינה ח’יראללה וד”ר לואי חורי

מיקרוג’לים, חלקיקים השייכים למשפחת החומרים הרכים, מעוררים עניין רב במגוון רחב של תחומים ובהם ביו-רפואה, פרמצבטיקה, הנדסת סביבה וקולינריה. עם זאת, הטכניקות הקיימות לייצורם מתמודדות עם אתגרים רבים כגון בקרה ושליטה על גודל החלקיקים, הרחבת הייצור לכמויות גדולות, צורך במכשור מתקדם, התאמה לחומרים ביולוגיים ודרישת השוק למחירים תחרותיים. 

צוות החוקרים פיתח שיטה פשוטה ויעילה לייצור חלקיקי מיקרוג’ל. לדברי החוקרים, “השיטה שלנו פותחה בהשראת תהליכים כמו הכנת אספרסו והפקת נפט, המתבססים על יצירת תחליב (אמולסיה) משתי פאזות לא מסיסות בתוך מבנה נקבובי תלת-ממדי.” 

איור המציג את המערכת החדשה שפותחה לייצור מיקרו-ג’לים באמצעות תהליך אמולסיפיקציה בתווך נקבובי. (ב) תמונת מיקרוסקופ פלורסנטי של מיקרוג’לים מבוססי חלבון שנוצרו באמצעות המערכת. תמונה זו ממחישה את אחידות החלבון ושימור המבנה שלו

במאמר שפורסם מציגים החוקרים את האפשרות לשלוט באחידות החלקיקים ובגודלם על ידי שינוי מהירות הזרימה של שתי הפאזות בתוך התווך הנקבובי ועל ידי שליטה ביחס ביניהן. החוקרים התמקדו בייצור חלקיקים פונקציונליים מבוססי חלבון והצליחו לשמור על מבנה החלבון הדרוש. יתר על כן, החלקיקים הגיבו לגירויים חיצוניים שונים. חלקיקים אלה יכולים לתפקד גם כחיישנים ביולוגיים לזיהוי מולקולת מי חמצן (H2O2) בריכוזים שונים. מולקולות אלו יכולות לגרום נזק לדנ”א, לפגוע במבנים תאיים אחרים ואף יכולות לגרום למוות תאי, ומכאן החשיבות שבאיתורן. 

למאמר לחצו כאן