מיקרו-מבנים חדשים העשויים מחומצת אמינו התגלו ב-HIT

מחקר רב-תחומי משותף של חוקרי המכון מהפקולטות להנדסה ומדעים הראה כי מיקרו מבנים עשויים חומצות אמינו יכולים לשמש כהתקנים פוטנים ומתגים אופטיים. למחקר שימושים אפשרים נרחבים בתחומי הביו-רפואה והאלקטרוניקה ואף פורסם באחד בכתבי העת היוקרתיים ביותר בתחום.

מחקר משותף של חוקרי HIT ד"ר אמיר הנדלמן מהפקולטה להנדסה, ד"ר איגור לפסקר וד"ר אלכס לייכטמן מהפקולטה למדעים ושל ד"ר אבי יעקב מאוניברסיטת בר-אילן, הראה שמיקרו גבישים העשויים מחומצת האמינו היסטידין יכולים לשמש כהתקנים פוטוניים שונים. המחקר פורסם בכתב עת מדעי Advanced Functional Materials. מן יוקרתיים ביותר בתחום הנדסה ומדעי החומרים בעל האימפקט פקטור IF=16.8: פחות מ- 25% של מאמרים המוגשים לכתב העת מתפרסמים בסופו של דבר וזה הודות להליכי השיפוט המחמירים.

היסטידין היא אחת מ-20 חומצת אמינו הטבעיות והחיונית לגוף האדם, אנו צורכים אתה דרך מזון כגון דגנים או בעלי חיים. להיסטידין תפקידים ביולוגיים רבים - היא מסייעת בשמירה על מעטפת המיאלין ובכך מגינה על תאי העצב, וממנה נוצר בתא היסטמין המשתחרר כאשר יש תגובות אלרגיות בגוף.

בעזרת מיקרוסקופ אלקטרוני, ד"ר הנדלמן ועמיתיו גילו מיקרו-מבנים חדשים העשויים מחומצת האמינו היסטידין, שלא נתגלו קודם. בנוסף, גילו החוקרים שכאשר מחממים את המיקרו-מבנים לטמפרטורה של כ-180 מעלות צלזיוס, המיקרו-מבנים הללו פולטים אור פלאורוצנטי כחול, ירוק ואדום (כתלות באורך הגל של האור המעורר). החוקרים ביצעו חישובים תיאורטיים וניסויים במעבדה כדי לנתח את התגובה האופטית של המיקרו-מבנים הללו כאשר הם מוארים באור מקוטב ליניארית, וכן הראו כיצד המיקרו-מבנים הללו יכולים להפוך למוליכי-גל באור נראה.

ד"ר אלכס לייכטמן, סגן דיקאן הפקולטה למדעים וראש המעבדה לחקר חומרים, אומר: "המכשור המדעי המתקדם והמגוון שבמעבדות הפקולטה למדעים, בשילוב עם ניסיון רב של צוות המעבדה, הם אלה שמאפשרים חקר רב-תחומי של חומרים מתקדמים. כך מערכת המיקרו-ראמן (Micro-Raman) שהותקנה לפני כשנה וחצי מספקת מידע חשוב על המבנה הכימי והגבישי של חומצת האמינו היסטדין ועל יציבות או שינויים של מולקולות חומצת האמינו לאחר טיפולים שונים; מיקרוסקופ כוח אטומי AFM מראה תמונה תלת-ממדית של גבישי חומצת האמינו בסביבת אוויר, בעוד שבעזרת שני המיקרוסקופים האלקטרוניים סורקים SEM מדדנו בהפרדה גבוהה את המורפולוגיה של הגבישים על צורותיהם השונות, וגם את ההרכב הכימי שלהם.

ד"ר הנדלמן החוקר הראשי במחקר סיכם: הראנו במחקר שמיקרו-גבישים העשויים מחומצת האמינו היסטידין יכולים לשמש כהתקנים פוטוניים שונים, כגון מקורות אור, מקטבים ומוליכי-גל. בצורה זו ניתן אפילו להשתמש במבנים אלו כמתגים אופטיים (on-off key). המחקר מראה כי בנוסף לתפקידים הביולוגיים הידועים של חומצת האמינו היסטידין – התכונות האופטיות שלה יכולות להירתם לטובת התקנים אופטיים מגוונים, כך שבעתיד ניתן להשתמש בחומרים אלה להתקנים אופטיים היכולים לפעול בתוך הגוף לצרכים רפואיים שונים.

שימושים אפשריים בתגלית הם בתחום האופטוגנטיקה (טכניקה ביולוגית העושה שימוש באור), לצורך עירור או השתקת פעולתם של תאי עצב (נוירונים) ספציפיים, והבנה מדויקת של תפקוד המוח ותפקוד נוירונים ספציפיים. גם התעשייה יכולה לעשות שימוש בתגלית ע"י פיתוח שבבים אופטיים חדשניים.

ניתן לקרוא את המאמר המלא בקישור: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202008183

פורסם: 29/12/2020