מחקר

המחקר בשנים האחרונות הוביל לפיתוח חומרים חכמים המאפשרים לחקות את האופן בו הטבע מייצר צורות, ולפתח מכך שיטות חדשות לתכנון ובנייה של מבנים המשנים את צורתם. אחד החומרים הנפוצים ביותר בשימוש האדם הוא העץ, חומר חכם אשר מתכווץ כאשר הוא מתייבש, וכך לרוב, מבני עץ כמו גדרות ושולחנות שהושארו בחוץ יתעוותו עם הזמן. בניסיון לחקות את תהליך ההרכבה הטבעי של העץ, הצליח צוות החוקרים לפתח שיטה להדפסת משטחים אשר מתכווצים ומשתנים למגוון צורות על-פי תכנות מראש. ההדפסה התלת-ממדית בשיטה החדשה מאפשרת לייצר מבנים מורכבים במינימום פסולת. יתרה מזאת, נעשה שימוש בדיו המבוסס על חומרים צמחיים טבעיים. "חומר הדיו ייחודי לנו ומורכב מאובייקטים מבוססי עץ שניתן לייבש ולקבל מהם מגוון עיוותים וצורות שלא היה ניתן לקבל באופן טבעי בעבר", משתף הדוקטורנט קם.

פרופ' שרון מסביר כי למעשה, "דורון פיתח יכולת מתקדמת להדפיס עץ במדפסת תלת-ממד, וכעת אנו מסוגלים לתכנן את שיעור וכיוון ההתכווצות של הגוף המודפס בזמן הייבוש, דבר הקובע את צורתו התלת-ממדית". במהלך המחקר, נוצרו בשיטה החדשה רצועות עץ שיכולות לחקות התפתלות של תרמילי זרעים במהלך ייבוש. בהתייחס לתוצרים הסופיים, פרופ' שוסיוב מוסיף כי "אנחנו מצליחים לקבל עקמומיות משטח שלא ניתן היה לקבל באמצעים אחרים. לדוגמא, בקיפול נייר רגיל אנחנו לא יכולים לקבל צורה של אוכף, ואילו בשיטה החדשה זה אפשרי".

תחילה, כוונת המחקר הייתה לבחון אינטראקציה בין חומר מגנטי לחומרים על-מוליכים, אשר דוחים שדות מגנטיים. אך, בעקבות גילוי תופעת "מגנטיות הקצה", כיוון המחקר השתנה. "לאחר שבועות של מדידות, גילינו שהמגנטיות לא מתנהגת כפי שציפינו ומבדיקה בספרות המדעית, גם אף אחד אחר לא ציפה. החלטנו לשנות את כיוון המחקר ובחרנו לאפיין את המגנט עצמו – לבדוק באילו מצבים הוא שומר על מגנטיות", משתף ד"ר אנהאורי. התמונות המגנטיות הופקו בעזרת סוג חדש של מיקרוסקופ מגנטי המבוסס על טכנולוגיה קוונטית אשר פותח בישראל, ומסוגל למדוד את השדה המגנטי של אלקטרון בודד. המחקר נעשה בעבודה משותפת עם עמיתים מאוניברסיטת אוטונומה דה-מדריד בספרד, אוניברסיטת קולורדו בארה"ב וחוקרי האוניברסיטה העברית.

התגלית החדשה מאפשרת יצירת ערוצים מגנטיים בעובי ננו-מטרים בודדים. החוקרים מסבירים כי באמצעות שיטות תיעוש שונות ניתן לייצר מהחומר הננו-מטרי תבניות ולשלוט באיזה חלק ממנו יהיה מגנטי. האפקט הזה, למרות גודלו הקטן, יכול להיות בעל יישומים נרחבים בחיי היומיום שלנו. הדוקטורנט נח מספר כי "במרוץ הטכנולוגי להפוך כל רכיב לקטן וחסכוני יותר באנרגיה, מגנטיזציה זעירה יכולה לשמש לזיכרונות בקנה מידה קטן יותר או כרכיב בתוך התקן חישובי המבוסס על טכנולוגיה קוונטית".

מחלת מפרק ניוונית היא מחלה שבמהלכה סחוס המפרק נשחק באופן הדרגתי בעקבות דלקת מקומית שגורמת לשינוי בשיווי המשקל של העומס במפרקים נושאי משקל, כמו הברך או הירך. המחלה מתפתחת באופן הדרגתי ולא מורגש עד להופעת סימפטומים של כאב ומגבלת תנועה. "בשלבים האלה כבר חל נזק משמעותי למפרק שאינו ניתן לריפוי. היות והמחלה שכיחה מאוד, מטרת המחקר הייתה להבין מה גורם להתפתחות שלה, ובעיקר – האם ניתן למנוע את ההתדרדרות שלה", מסבירה פרופ' דביר-גינזברג. המחקר התבצע על מודלי חיות במטרה לבדוק את השינויים בכל חלקי המפרק לאחר שחוו טראומה. בהתבסס על זנים גנטיים ייחודיים שפותחו על-ידי פרופ' ורוניק לפבר מבית החולים לילדים בפילדלפיה ופרופ' האי-האוי קסו מהמרכז הרפואי של אוניברסיטת האקנסאק שבארה"ב, צוות המחקר שאף להבין את השינויים המבניים במפרק. פרופ' דביר-גינזברג מספרת כי "המפרקים נבדקו בשיטות היסטולוגיות ובמיקרו-CT בעזרת ד"ר מיטנה דורמונט וד"ר ג'ורג' בטשון. בנוסף, בעזרתם של ליטל זכריהו וד"ר מיכאל קלוטשטיין, השתמשנו בשיטות ריצוף גנטי כדי להבין מהם המנגנונים שהשתנו בין הזן העמיד בפני המחלה והזן שהאיץ אותה".

החוקרים מצאו כי לאחר טראומה נוצרת הצטברות משמעותית של משקעי סידן ברקמות באזור המפרק החיצוני, המכונה הסתיידות. לדבריהם, היא נגרמת על-ידי סוג חלבון ספציפי שאחראי לתהליך וזה שוחק את המפרק הפנימי. באמצעות טיפול תרופתי משולב שבוצע על-ידי עידן כרמון ופיתוח זן גנטי ייחודי נטול החלבון, החוקרים הצליחו למנוע ביעילות את התפתחות ההסתיידות, ובהמשך את השחיקה והכאב. ממצאי המחקר מהווים בסיס לניבוי מחלת מפרק ניוונית לאחר טראומה, אותה ניתן לבדוק באמצעים רדיו-גרפיים פשוטים אפילו ללא צורך בבדיקת MRI. "אם בודקים את המפרק מיד לאחר הטראומה כבר בשלבים הראשונים אפשר להתחיל טיפול מקומי למניעת המחלה והשחיקה", מסכמת ד"ר עליאן.