על חלקיקי ננו כבר שמעתם? בתקופה האחרונה דיווחו חוקרים על כמה התפתחויות מעניינות בתחום, הכוללות שימוש בחלקיקי ננו מתכתיים ככלי להרג תאי סרטן, שימוש בניירות משולבי ננו-טכנולוגיה כדי לסנן וירוסים, וכן ככלי להובלת תרופות וטיפולים למקומות שונים בגוף באופן ממוקד ועצמאי.
הרעיון לננוטכנולוגיה קיים כבר משנת 1959, ואפילו מיושם בטכנולוגיות ובתעשיות שונות, אבל כעת היכולות בתחום גדלו מאוד, ועולם הביוטכנולוגיה מאמץ את התחום אף יותר. לכן, אנחנו עומדים בפני פריצות דרך מאוד משמעותיות בעולם הרפואה.
אז מה זה ננו?
ננו אלו הם חלקיקים כה קטנים שגודלם נמדד בננומטרים, שהן יחידות גודל של 1 חלקי מיליארד של מטר. גודל ממוצע של שערה, לצורך ההשוואה, הוא 80 אלף ננומטרים. ביחידות הגודל האלה מצליחים מדענים לבצע פעולות מרתקות שמשנות את התכונות של חומרים ומאפשרות ליצור כלים לשימושים נרחבים. עכשיו גם ברפואה.
העבודה בגדלים ננומטרים בעולם הבריאות והרפואה מהווה כלי משמעותי שכן היא מאפשרת לבצע מניפולציות שונות ברמות שפעם היו בלתי אפשריות.
אוריגמי מ-DNA ומחשבים בתוך מקקים
היכולת לבצע תכנון ו"קיפול" של אוריגמי מ-DNA לצרכים שונים התפתחה בעשורים האחרונים. הDNA הוא חומר בנייה יעיל המאפשר לבנות משטחי ננו דו ותלת ממדיים המאפשרים לשאת בתוכם חומרים אחרים.
בתחום הזה לישראל יש סיבה טובה להתגאות. אחד החוקרים המובילים בתחום ברמה העולמית הוא ד"ר עידו בצלת מאוניברסיטת בר אילן העובד על פיתוח של ננו רובוטים, שגודלם 50 ננו מטר, המעוצבים מיריעות של DNA מלאכותי. רובוט כזה יכול לשאת תרופה או חומר ביולוגי שישפיע על הסביבה. אפשר יהיה לתכנת את הננו רובוט כך שיוכל לזהות סימנים שונים של תאים סרטניים ולקבל הוראות היכן יש לפגוע בתאים.
במחקר שפורסם לאחרונה בירחון Nature Nanotechnology מתארים ד"ר בצלת וחבריו כיצד הצליחו לייצר ננו רובוטים העשויים מקיפולי DNA ולהכניסם לתוך מקקים. הרובוטים, מעבר להיות מוטענים בתרופה, סומנו באמצעות חומר פלואורסצנטי, כך שהחוקרים יכלו לעקוב אחר המסלול שלהם בתוך המקק וכן אחר האינטראקציות ביניהם והאינטראקציות עם התאים של המקק.
החוקרים גילו כי הרובוטים הצליחו לבצע פעולות חישוביות שונות הדומות בעיקרן לפעולות של מחשב. היכולת לבצע פעולה חישובים באמצעות הרובוט הייתה ידועה, רק שכעת היכולת להכניס מספר גדול יותר של רובוטים תאפשר להם לבצע יחדיו פעולות חישוביות מורכבות יותר ובכוח מחשוב הולך ועולה. צירופים שונים של רובוטים יכלו לבצע פעולות שונות.
בראיון לעיתונות הסביר ד"ר בצלת כי זו הפעם הראשונה שטיפול ביולוגי הצליח לבצע פעולות המדמות מעבד של מחשב. היכולת החישובית הזו של הרובוטים היא המפתח להצלחתם בטיפול בסרטן.
מתכות קטנות ומתחממות
בנוסף לרובוטים ביולוגיים, גם למתכות שונות בגודל ננו עשוי להיות תפקיד במלחמה בסרטן. ננו חלקיקים העשויים מברזל מחומצן מסוגלים להתחמם, וכאשר החום שלהם עולה מעל טמפרטורה ספציפית הם בעצם הורגים את תאי הסרטן הרגישים יותר לחום.
במחקר שנערך והוצג לאחרונה בכנס של החברה האמריקאית לפיזיקה, ביקשו חוקרים לבדוק אילו ננו מתכות פועלות טוב יותר מבחינת חימום ודיוק על מנת לפגוע בתאים סרטניים. הדיוק והיעילות יאפשרו טיפול מדויק יותר במחלה ונזק נמוך יותר.
הם השוו חלקיקי ננו העשויים ממתכות שונות: ברזל מחומצן ללא ציפוי, ברזל מחומצן עם ציפוי פוליאקרילי, וכן ננו ספירה של פוליסטרן בה הוטמעו חלקיק ברזל מחומצן, וכן מבנה דומה עם ציפוי דק של סיליקה. החוקרים מצאו כי הברזל המחומצן ללא ציפוי פעל באופן הטוב ביותר, מבחינת מהירות חימום וכן כיווניות, מה שיאפשר לו להיות טיפול יעיל יותר בסרטן.
מזריקה לספריי
עוד שימוש מרתק לטכנולוגיות ננו הוא שינוי בצורת המתן של חומרים שונים. בימים אלה החל ניסוי ראשוני בניסיון להפוך תרופה המשמשת לטיפול באוסטאופורוזיס וניתנת בזריקה, לתרופה שתוכל להינתן בספריי לאף, וזאת תוך שימוש בטכנולוגיות ננו ככלי להעברת המולקולות של החומר הפעיל. אם ניסוי זה יצליח, הוא עשוי לשנות את אופן הלקיחה של תרופות שונות, ואולי אף לשפר את אחוזי השימוש בתרופות שכן ספריי נוח יותר ומסייע למטופלים לקחת את הטיפול באופן רציף יותר.
מסננת ננו
צלולוז הוא פולימר מוכר וידוע בעיקר כתאית. חוקרים מאוניברסיטת אפסלה בנורבגיה הצליחו לייצר באמצעות ננו סיבית העשויה מהחומר הפשוט הזה יחסית, מסננת נייר המאפשרת לסנן חומרים ואף וירוסים.
לסינון וירוסים יש משמעות אדירה כיום, בצורך למנוע זיהומים של תרופות, מזון ועוד בעת הייצור שלהם. באמצעות הנייר שיוצר בשיטות ייצור נייר יחסית רגילות, מאפשרת פילטר נוח יותר וזמין יותר, שאינו זקוק להסתמכות על כוחות אלקטרוסטטיים או אחרים על מנת לסנן את הווירוסים אלא מבוסס על סינון באמצעות גודל.
אין ספק שגודל הננו עוד יבצע שינויים כה גדולים בצורה שבה אנו עושים דברים, שקשה עדיין לחשוב על כל ההשלכות.
אורי גורן הוא מנכ"ל חברת אי-פוכונדר