שחפת, המחלה המדבקת הנפוצה בעולם, גובה בכל שנה כ-1.8 מיליון קורבנות. רוב מקרי השחפת הפעילה (כ-95%) הם בעולם השלישי; כיום, בעקבות גלי ההגירה הגדולים למערב, חלה זליגה של מחלה זו לאירופה. גם בישראל מתגלים מדי פעם חולי שחפת ולכן הוקמה ב-1997 התוכנית הלאומית למיגור השחפת בישראל.

הבעיה היא שמאחר שתסמיני המחלה אינם פשוטים לאבחון, רבים מהחולים אינם מאובחנים מוקדם מספיק או שאינם מאובחנים כלל. מדובר כיום בכשלושה מיליון בני אדם הנמצאים מתחת לרדאר של מערכות הבריאות השונות. הבדיקות הנוכחיות איטיות, לא מדויקות ואינן זמינות באזורים עניים ונידחים. כתוצאה מכך, מיליוני חולי שחפת ממשיכים לקבל טיפול לא מתאים, אם בכלל.

בעיה נוספת של המחלה הינה היא השחפת החבויה (LTBI) – מצב רפואי שבו האדם אינו מדבק אולם הוא מצוי בסיכון לפיתוח שחפת פעילה. הסיכון להתפרצותה של שחפת חבויה לכדי מחלה פעילה תלוי במצבו החיסוני של האדם והוא גדל כתוצאה מעישון, תת תזונה והשפעות סביבתיות אחרות.

על פי ארגון הבריאות העולמי, בדיקה זולה ומהירה היא צו השעה, וזה הרקע לפרסומו של מחקר פורץ דרך בכתב העת Advanced Science – טכנולוגיה חדשנית לניטור שחפת חבויה, זאת באמצעות מערכת הנצמדת לעורו של הנבדק.

הטכנולוגיה פותחה במעבדה להתקנים מבוססי ננו-חומרים בפקולטה להנדסה כימית ע"ש וולפסון בטכניון בקבוצת המחקר של פרופ׳ חוסאם חאיק, במסגרת עבודת המחקר של ד"ר רותם וישינקין. "הטכנולוגיה שפיתחנו מבוססת על ניטור של חלקיקים נדיפים הנפלטים מגוף האדם," מסביר פרופ' חאיק. "כיום ברור לנו שחלקיקים כאלה מעידים על מצבים פיזיולוגיים שונים, והשאלה היא באילו חלקיקים להתמקד וכיצד לנטר אותם."

המחקר נתמך על ידי קרן ביל ומילנדה גייטס וזכה להתעניינות אישית של ביל גייטס. כיום נמשך הפרויקט לפיתוח המדבקה בשיתוף A-Patch – מאגד בין-לאומי בראשות פרופ' חאיק הנתמך על ידי תוכנית המענקים של האיחוד האירופי. ד"ר וישינקין, המנהלת המדעית של המאגד, מסבירה כי "הטכנולוגיה החדשנית, שנבדקה על אוכלוסיית נבדקים גדולה בהודו ובדרום אפריקה, הפגינה דיוק גבוה באבחון שחפת הפעילה וגם שחפת סמויה – רגישות גבוהה מ-90%. האתגר הנוכחי הוא הקטנת המערכת שלנו לכדי מדבקה (פלסטר) שתוצמד לעורו של הנבדק."

החוקרים מאמינים שגירסאות עתידיות של הטכנולוגיה יאפשרו ניטור מהיר וזול של מחלות אחרות כגון מחלות זיהומיות אחרות, סוכרת ומחלות לב. מדובר בפלטפורמה המאפשרת ניטור מהיר ופשוט שיכול להתבצע בכל מקום בעולם, תוך העלאת התוצאות לענן ייעודי, וכל זאת ללא צורך ברשת חשמל ובאנשי מקצוע מיומנים.
למאמר המדעי

לסרטון המסביר את המחקר לחצו כאן

הפוסט חוקרים בטכניון מציגים מדבקה לאבחון מהיר של שחפת הופיע לראשונה ב-Chiportal.

דוקטורנט בטכניון פיתח פולימר רך, גמיש ועמיד למים, שיודע לרפא את עצמו במקרה של "פציעות" כגון שריטה, חיתוך ופיתול. הדוקטורנט, מוחמד ח'טיב, השתמש בפולימר החדש לפיתוח פלטפורמות חישה מתקדמות המנטרות טמפרטורה, לחץ ורמת חומציות ועשויות להתאים למגוון יישומים בתחומים של רובוטיקה, פרוטזות והתקנים לבישים. הפלטפורמה החדשנית יודעת לתקן את עצמה לא רק ברמה המכנית – תיקון החתך ביריעת הפולימר – אלא גם בהיבטים פיזיקליים וכימיים כגון הולכת חשמל וחישה כימית.
ח'טיב, העורך את המחקר בפקולטה להנדסה כימית ע"ש וולפסון בהנחייתו של פרופ' חוסאם חאיק, הציג את הפיתוחים החדשניים בשני מאמרים בכתבי העת Advanced Materials ו-Advanced Functional Materials.

במשך מיליוני שנות אבולוציה התפתח עורם של היונקים לכדי פלטפורמת חישה המאופיינת מצד אחד ברגישות גבוהה לגירויים סביבתיים ומצד שני בעמידות רבה לתנאים עוינים ובהם לחות, מליחות, חום, מתיחה וקיפול. בהשראת העור הטבעי מושקעים מאמצים רבים בפיתוחם של חומרים והתקנים אלקטרוניים מלאכותיים בעלי תכונות דומות, וזאת בגלל הפוטנציאל היישומי העצום שלהם בתחומים כגון רובוטיקה רכה וממשקי אדם-מכונה.
מערכות כאלה מצריכות פיתוח של חומרים רכים שתפקודם אינם נפגע כתוצאה מעיוותים וחתכים. הבעיה היא שחומרים רכים נוטים להיפגע, גם מבחינה תפקודית, לאורך זמן. מכאן נובעת המוטיבציה המחקרית לפיתוחם של חומרים חדשים ושל מערכות חדשות שיודעים לרפא את עצמם, ממש כמו עור האדם לאחר פציעה.

הפרויקט הראשון של ח'טיב, המוצג בכתב העת Advanced Functional Materials, מתאר את התכנון, הבנייה והיישום של אלסטומר – פולימר גמיש ובר מתיחה – בעל תכונות ייחודיות. האלסטומר החדש הוא חומר הידרופובי (דוחה מים) חזק וגמיש מאוד, שיכול להימתח ל-1,000% מאורכו הראשוני בלי להיקרע. אחת מתכונותיו הייחודיות היא האיחוי העצמי – יכולת הנשמרת גם כשהוא מושרה במי ברז, במי ים ובמים עם ערכי חומציות שונות. לאלסטומר זה פוטנציאל יישומי רב בפיתוח התקנים אלקטרוניים רכים ודינמיים הבאים במגע עם מים. במקרה שהפגיעה המכנית בפולימר מתרחשת כשהוא טבול במים, הוא יודע לתקן את עצמו ולמנוע זרמי זליגה, כלומר אובדן זרם מההתקן למים.

ח'טיב ניצל את התכונות המבטיחות של הפולימר החדש לפיתוחו של עור אלקטרוני מלאכותי – פרויקט שהוא מציג בכתב העת Advanced Materials. במבנה זהו משולבות תכונות ויכולות רבות ובהן חישה סלקטיבית, עמידות למים, ניטור עצמי ותיקון עצמי. העור המלאכותי מכיל מערך חישה המורכב מחומרים ננומטריים ומנטר בצורה סלקטיבית ובו-זמנית משתנים סביבתיים שונים ובהם לחץ, טמפרטורה וחומציות. לבסוף, בהשראת ריפוי הפצעים בעור האדם, שילב ח'טיב בעור המלאכותי מערכת חדשנית לריפוי עצמי אוטונומי. מערכת זאת מורכבת מרכיבים דמויי-נוירונים, המנטרים נזקים בחלקים האלקטרוניים במערכת, ומרכיבים אחרים המזרזים את הריפוי העצמי במקומות הפגועים. מנגנון זה של תיקון עצמי יאפשר למערכות אלקטרוניות חכמות לבצע ניטור-עצמי של פעילותן ולתקן תקלות תפקודיות הנגרמות מנזקים מכניים.

לדברי ח'טיב, "פלטפורמת החישה החדשה היא מערכת אוניברסלית המפגינה תפקוד יציב בסביבה יבשה או מימית, והיא יכולה להכיל סוגים נוספים של חיישנים כימיים ופיזיקליים (חשמליים). שני הפרויקטים שפרסמנו סוללים דרכים חדשות ואסטרטגיות חדשות לפיתוח אלקטרוניקה בהשראת העור, שתוכל להשתלב בהתקנים לבישים ובהתקני עור אלקטרוני בהקשרים כגון רובוטים מתקדמים ואיברים מלאכותיים."

במחקר שותפים מנהל המעבדה ולאא סליבא, החוקר אור זוהר שעבד על פיתוח החיישנים ואפיונם ופרופ' שמחה סרבניק שעבדה על סימולציות מולקולריות המדגימות את יכולותיו של הפולימר החדש.

המחקר נערך בתמיכת קרן ביל ומלינדה גייטס ובסיוע מענק לפרויקט A-Patch (במסגרת תוכנית Horizon 2020).

מוחמד ח'טיב השלים בטכניון תואר ראשון בהנדסה ביוכימית והמשיך לדוקטורט במסלול מיוחד שבו הוא התמחה בפיתוח חומרים והתקני חישה מתקדמים המדמים עור. בשבועות הקרובים הוא יסיים את הדוקטורט בפקולטה להנדסה כימית ע"ש וולפסון, ובכוונתו לעבור בקרוב לאוניברסיטת סטנפורד לפוסט-דוקטורט.

מנהל קבוצת המחקר פרופ' חוסאם חאיק, מומחה בניטור רפואי מבוסס חיישנים, הוא ראש המעבדה להתקנים מבוססי ננו-חומרים בפקולטה להנדסה כימית ע"ש וולפסון, חבר במכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה, סגן המשנה הבכיר לשוויון הזדמנויות ודיקן לימודי הסמכה בטכניון.

למאמר ב- Advanced Materials

למאמר ב- Advanced Functional Materials

הפוסט דוקטורנט בטכניון פיתח עור אלקטרוני מלאכותי המנטר בדיוק רב משתנים פיזיקליים וכימיים שונים הופיע לראשונה ב-Chiportal.