חדשות

פיתוח ישראלי-טייוואני: "כדורגל" ננומטרי להעברת תרופות

הפיתוח, המבוסס על חיקוי כימי של נגיפים טבעיים שצורתם כדורית, הוא עבודה משותפת של חוקרים מהטכניון ומהאוניברסיטה הלאומית של טייוואן

הרעיון היה להכין במעבדה אריחים מחומשים שיוכלו להתלכד לכדור על פי מנגנונים כימיים שונים באופן המזכיר הרכב של כדורגל

צוות חוקרים מהטכניון ומהאוניברסיטה הלאומית של טייוואן פיתח כדורים ננומטריים חלולים שעשויים לשמש להעברת תרופות ולחיסון בטוח. הפיתוח מבוסס על חיקוי כימי של נגיפים טבעיים שצורתם כדורית.

על המחקר - עבודה משותפת של פרופ' אהוד קינן וד"ר אפרת סולל מהפקולטה לכימיה בטכניון ועמיתיהם בטייוואן, בראשות פרופ׳ אי-צו צ׳אן, דיווח בשבוע שעבר כתב העת Nature Communication .

גופים כדוריים הם תופעה נפוצה בטבע, בעולם החי ובעולם הדומם. בדרך כלל הם נוצרים מהתלכדות של 12 אריחים מחומשים. דוגמאות לסימטריה כדורית כזאת הן "כדורי באקי" (מולקולות של פחמן 60) ונגיפים כדוריים. גם מבנים מלאכותיים, כמו כדורגל וכיפות גאודזיות, בנויים באופן דומה. הנגיפים הכדוריים שבטבע מיישמים את הסימטריה האמורה כדי לבנות לעצמם קליפות כדוריות שקוטרן החיצוני בין 15 ל-500 ננומטר.

פרופ' קינן: "קליפות אלו בנויות מתת יחידות חלבוניות המתלכדות באופן ספונטני בתנאים המתאימים ומתפרקות בתנאים אחרים. כך נוצר מעגל החיים הנגיפי.

פרופ' אהוד קינן, הפקולטה לכימיה בטכניון

פרופ 'אהוד קינן. "קליפות הנגיפים מלמדות אותנו שיעור חשוב לגבי האופן שבו אפשר לבנות גופים כדוריים מלאכותיים"

לחיקוי כימי של נגיפים כדוריים יישומים פוטנציאליים רבים, למשל: לאריזה ושינוע של תרופות וחומרים רגישים אחרים; סינתזה של חלקיקים ננומטריים בגודל אחיד, שליטה בפעילות הכימית של חומרים שונים, אנליזה כימית, קטליזה, ארכיטקטורה ברמה מולקולרית ואפילו חיסון בטוח המבוסס על אנטיגנים סינתטיים המחקים את הנגיפים המקוריים. בדומה לנגיפים טבעיים, מבנים אלה מסוגלים להיווצר ולהתפרק בתנאים סביבתיים מבוקרים.

בשנת 2007 הציע חלק מצוות החוקרים אסטרטגיה כללית לבניית קליפות כדוריות בשיטות של סינתזה כימית. הרעיון היה להכין במעבדה אריחים מחומשים שיוכלו להתלכד לכדור על פי מנגנונים כימיים שונים באופן המזכיר הרכבה של כדורגל (ראה איור). אף שהעיקרון נראה פשוט, מימושו הנסיוני נתקל בקשיים רבים והניסויים נמשכו יותר מ-12 שנים, ללא הצלחה, גם בקבוצות מחקר אחרות.

מבנה הכדורים החלולים

בסופו של דבר הצליחו החוקרים מהטכניון ומטיוואן לממש את האסטרטגיה האמורה. הם הכינו במעבדה אריחים מחומשים דמויי קערות שטוחות, שהתחברו באמצעות קטיונים של המתכת קדמיום. התלכדות ספונטנית של 12 אריחים מחומשים ו-30 יוני קדמיום יצרה כלוב כדורי שקוטרו החיצוני 6 ננומטר ועובי קליפתו 1 ננומטר.

עתה מתכנן צוות החוקרים לבנות כדורים בעלי הרכבים כימיים שונים, בהתאם לצרכים הרצויים. למשל לצורך משימות של חיסון, שחרור מבוקר של תרופות, ארכיטקטורה מולקולרית וניצול אנרגיית השמש.

נושאים קשורים:  פיתוח ישראלי,  הטכניון בחיפה,  חדשות,  מחקר ישראלי
תגובות