שבבים ביולוגיים – הקשר בין תעשיית השבבים לבין הביוטכנולוגיה

אמר פרופ' יוסי שחם מאוני' ת"א שהיה עד לא מזמן ראש המרכז לננוטכנולוגיה בכנס רובוטיקה וסנסורים שנערך במסגרת סדנת תל אביב למדע, טכנולוגיה ובטחון
.

באוניברסיטת  ת"א התקיים ביום שלישי השבוע מפגש מעניין במסגרת סדנת תל אביב למדע, טכנולוגיה ובטחון ע"ש פרופ' יובל נאמן, ואשר עסק ברובוטיקה וסנסורים. אחת ההרצאות המענינות עסקה בשבבים ביולוגיים.

פרופ' יוסי שחם מאוני' ת"א שהיה עד לא מזמן ראש המרכז לננוטכנולוגיה דיבר על חיישנים ביולוגיים. החידוש הגדול בסנסורים ביולוגיים המשולבים עם מיקרוטכנולוגיות וננוטכנולוגיות לצורך חישה של רעלים באוויר ובחמים ולחישה של אמצעי לחימה. היתרון של שבבים אלו הוא רגישות, המנעות מגילוי בידי האויב, מהירות, דיוק, חזרתיות, יכולת לשכפל, ניתנים לכיול ועוד.

"יש בישראל תעשיה לא קטנה בתחום החיישנים הביולוגים, במיוחד בתי תכנון." אומר פרופ' שחם. "זאת מכיוון יש ממשק בין תחום הסנסורים הביולוגיים ובין המיקרו אלקטרוניקה. שבב ביולוגי הוא בעצם פיסה של כמה מילימטרים רבועים עליה מפוזרים אנזימים מסוגים שונים לגילוי רעלים, חלבונים, סוכר או חומרים כימיים אחרים לפי הצורך. השבבים הבילוגיים הללו מונחים בתוך שבבים רגילים ומעבירים דרכם את המידע למחשבים. הגלאים הביולוגים או שהם מאתרים חומרים ביולוגיים או שמשתמשים בביולוגיה בעצמם."

לדברי פרופ' שחם,

הרעיון הוא לשלב את מה שהחוקרים במדעי החיים ובביולוגיה ביחד עם ננוטכנולוגיה אפשר כמובן להוסיף זכרון, CPU, משדר, מקלט ובסופו של דבר לארוז אותם בתוך שבב של מילימטר על מילימטר ושזה יעלה פחות מדולר כך שאחרי שגומרים להשתמש בחיישנים הללו יכולים לזרוק אותם, או להמנע מהצורך באיסופם שלעיתים הוא גם יקר.

"הקונספט של שילוב בין אלקטרוניקה לביולוגיה  עוקב אחר הפיתוחים בתחום המיקרו והננוטכנולוגיה. בשנות החמישים פותח הטרנזיסטור ובשנות השמונים המחשב האישי. במקביל פותחו גם גלאים ובין היתר סיבים אופטיים בשנות השמונים ב-84 פותחו הביו-חיישנים האלקטרוניים הראשונים. מסוף האלף הקודם מתחילים להשתמש בחיישנים ביולוגים וכמובן משלבים אותם על פלטפורמות של מיקרו אלקטרוניקה. בשנת 2007 השוק של הביוחיישנים עבר את ה-10 מיליארד דולר, והוא צומח ב-10%. די אם נזכיר חברות כמו ג'ננטק המשתמשות בשבבים אלה לצורך מיפוי גנטי, ועוד." אומר פרופ' שחם.

ההתקדמויות בתחומים הללו נותנים לחוקרים שיטות חדשות לחשוף את התהליכים הביוכימיים המרתחשים בתוך התאים, כשהמטרה היא להבין ולטפל במחלות אנושיות. בו בזמן, תעשית המוליכם למחצה משפרת את המיזעור. המיזוג בין שתי השדות הללו בשנים האחרונות איפשר לביוטכנולוגים להתחיל לארוז את החיישנים שבעבר היו מאוד מגושמים לתוך מרחבים קטנים יותר ויותר. הביו שבבים הללו הם למעשה מעבדות ממוזערות שיכולת לבצע מאות או אלפי ריאקציות ביו-כימיות בו זמנית. ביו-שבבים מאפשרים לחוקרים לבצע כמויות גדולות של ניתוחים כימיים וביוכימיים למגוון יישומים כגון גילוי חיידקים המשמשמים לטרור ביולוגי.

"צריך לזכור שחיישן, גם ביולוגי, הוא חלק מהמערכת וצריך להתאים אותו למערכת ולתנאי השטח. כך למשל לא ניקח חיישן שמשדר כל שניה המון נתונים כי אז ניתקע עם כמה טרבייטים של מידע שאי אפשר יהיה לעבד. " אומר שחם.