מחקרים

חוקרים בכל העולם מנסים היום לפתח מענה מקיף לצורך במצברים זעירים: מיקרו-מצברים שמפיקים זרם גבוה וגם פועלים לאורך זמן. “המצברים המקובלים בנויים ממספר שכבות: קטודה, אנודה, אלקטרוליט ואוסף זרם, שיוצרים ביניהם תגובה אלקטרוכימית המפיקה חשמל", מסבירה ד"ר' גולודניצקי. "כשמקטינים את כמות החומר כדי לבנות סוללה זעירה, פוחתת גם כמות האנרגיה, והסוללה אינה יעילה. בנוסף, האלקטרוליט הוא נוזל רעיל שעלול לדלוף, ולכן סוללות מסוג זה אינן מתאימות לשימושים רפואיים, בתוך גוף האדם. כמו כן, מצברים קטנים עם שכבות דקות של אלקטרוליט מוצק, שפותחו לפני כ-15 שנה, זקוקים לטעינות תכופות מדי. פרופ' מנחם נתן מהפקולטה להנדסה הציע פתרון מבריק: שבב סיליקון מחורר, המכיל מספר גדול של מצברים בממדי ננו. קבוצת המחקר שלנו מפתחת מצברים זעירים המתבססים על הרעיון של פרופ' נתן".

לספק את המתח הנכון

המצברים הזעירים בנויים לתוך שבב סיליקון תלת-ממדי, ששטחו 1 סמ"ר ועוביו 500 מיקרון, ובו 20,000 עד 30,000 חורים דקים, בקוטר מיקרון, ובמרחק 10 מיקרון זה מזה. בעזרת שיטות חכמות של ‘כימיה רטובה' - תהליכי ציפוי שונים בתוך תמיסות - מצליחים החוקרים למקם בכל אחד מהחורים שכבות דקות המרכיבות ננו-מצבר עצמאי. בסך הכל מציע השבב פי 10 עד 40 יותר חומר פעיל לייצור חשמל, והספק גבוה פי 10 ליחידת שטח, בהשוואה למיקרו-מצברים אחרים. "אנו מפתחים מגוון מצברים העשויים מננו-חומרים שונים, כדי לספק מתח נכון לצרכים ולשימושים שונים", אומרת ד"ר' גולודניצקי. “לדוגמה, תאים סולאריים זקוקים למתח נמוך של 5 וולט, ומצברים המשמשים למטרות רפואיות פועלים בדרך כלל על מתח של 3 וולט ומעלה".

לבריאות ולביטחון

היישומים הפוטנציאליים של המצברים הזעירים רבים מאוד, ובהם: שתלים שמשחררים תרופות בגוף באופן מבוקר; קפסולות לבליעה הנושאות מיקרו-מצלמות להדמיה פנימית של מערכת העיכול (אנדוסקופיה); שתלים באוזן המסייעים לשמיעה; קוצבי לב; חיישנים למדידת לחץ דם או רמת האינסולין בדם; אגירת אנרגיה המופקת מהשמש על-ידי תאים סולאריים קטנים; חיישנים לניתור סביבתי ומדידת לחץ אטמוספרי; וחיישנים הפזורים בשטח למטרות ביטחוניות.

תאי דלק ירוקים

במחקרים אחרים נעזרו החוקרים בשיטות של ננוטכנולוגיה כדי לקדם יישומים מתחום האנרגיה, ובעיקר תאי דלק ‘ירוקים' ונקיים. "תא דלק הוא מתקן אלקטרוכימי שממיר באופן רציף אנרגיה כימית של דלק (כמו מימן) וחומר מחמצן (כמו חמצן או אוויר) לאנרגיה חשמלית", מסביר פרופ' פלד. "תאי הדלק הירוקים ידידותיים לסביבה, מכיוון שהם פולטים רק מים וחום לאטמוספרה, ובעשור האחרון הם מעוררים עניין רב ברחבי העולם כאמצעי לייצור ולאגירת אנרגיה בכלל ואנרגיה נקייה בפרט. הם יכולים לשמש לאגירת חשמל המיוצר מאנרגיית הרוח או השמש, ולאספקת חשמל לרשת או לבתים בודדים (בשילוב עם מיזוג אוויר), וכמובן גם למכשירים ניידים. אולם היישום המבטיח ביותר היום הוא הנעת כלי רכב חשמליים".

מרכיב חשוב בתאי הדלק הם הזרזים - חלקיקים ננומטריים שמאפשרים את תהליכי החמצון-חיזור המתרחשים בתא הדלק. הזרזים הקיימים היום עשויים בדרך כלל מננו–חלקיקים של פלטינה - מתכת יקרה במיוחד, שעלותה מגבילה מאוד את השימוש בתאי דלק. למעשה, מחיר הזרזים כיום הוא כמחצית ממחירו של תא הדלק כולו. כדי לייעל ולהוזיל את היישומים, פיתח הצוות של פרופ' פלד זרזים מסוג חדש: גרעין ננומטרי העשוי ממתכת אחרת, יקרה פחות, עטוף בקליפה דקה או בתת–קליפה של פלטינה או סגסוגת פלטינה. זרזים אלה מיוצרים בטכניקה נוחה של שיקוע אל-חשמלי, בטמפרטורת החדר. הם מפחיתים משמעותית את עלות תא הדלק, ובה בעת אינם פוגעים בביצועיו, ולעתים אף משפרים אותם.

מתוך החוברת "המהפכה הזעירה" בעריכת דוברת האוניברסיטה >>

"רופאים פוגשים מדי יום במטופלים שאינם יכולים או אינם רוצים להפסיק לעשן", אומרת ויקי מאיירס, חוקרת  מבית הספר לבריאות הציבור בפקולטה לרפואה של אוניברסיטת תל-אביב. "כדי להתמודד עם המציאות בשטח בחרו מאיירס ועמיתיה, ד"ר יריב גרבר ופרופ' אורי גולדבורט, לבחון את רמות השרידות ותוחלת החיים של מעשנים שהפחיתו את מספר הסיגריות, אך לא חדלו לעשן. הנתונים שעמדו לרשות החוקרים כיסו תקופה ארוכה במיוחד של 40 שנה.

השיפור הגדול ביותר נמצא כצפוי אצל מעשנים שחדלו לחלוטין לעשן – ירידה של 22% בסיכון לתמותה מוקדמת בהשוואה למעשנים שלא שינו מהרגלם. עם זאת, גם מעשנים שרק הפחיתו את כמות הסיגריות, נהנו מירידה משמעותית של 15% בסיכון. ממצאים אלה מראים כי הפחתה בעישון מהווה בהחלט אסטרטגיה ראויה לצמצום סיכונים. מאיירס מציינת שהתועלת הגדולה ביותר מן ההפחתה נרשמה בקרב מעשנים כבדים.

המחקר מאוניברסיטת תל-אביב פורסם בכתב העת American Journal of Epidemiology.

מעשנים פחות ומאריכים את החיים   

כדי לבחון את השפעת ההפחתה בעישון לאורך זמן הסתמכו החוקרים על נתונים מן המחקר הישראלי על מחלת לב איסכמית, שהחל בשנת 1963 והקיף 4,633 גברים – כולם עובדים ומעשנים באותה עת. המשתתפים, שגילם הממוצע היה אז 51 , רואיינו בנוגע להרגלי העישון שלהם בתחילת המחקר, ושוב כעבור שנתיים, ב-1965. אחר כך נערך מעקב אחר אחוזי התמותה בקרבם לאורך 40 שנה.

בראיון הראשון חולקו המשתתפים לארבע קטגוריות על פי מספר הסיגריות שעישנו ביום:   0, 10-1, 20-11, ו-21 ומעלה. בראיון השני ציינו החוקרים אם במהלך השנתיים שחלפו המרואיין הפחית, הגביר או שמר על רמת העישון, או הפסיק לעשן. הפחתה או הגברה הוגדרו כתזוזה בקטגוריה אחת או יותר.

באופן בלתי מפתיע התברר כי אלה שהפסיקו לעשן נהנו מהשיפור הגדול ביותר – ירידה של 22% בתמותה הכוללת. אצל מעשנים שהפחיתו את כמות העישון וירדו בקטגוריה אחת או יותר נמצאה ירידה של 15% בסיכון לתמותה בכלל, וירידה של 23% בסיכון למוות ממחלת לב. בנוסף מדדו החוקרים את שרידותם של משתתפי המחקר עד גיל 80. הם מצאו כי מי שחדל לעשן נהנה מסיכוי מוגדל ב-33% להגיע לגיל 80, ואילו אצל המפחיתים גדל הסיכוי ב-22%.

המחקר של הצוות מאוניברסיטת תל-אביב הוא מהבודדים שמתייחסים גם להפחתה בעישון, ולא רק להפסקה מוחלטת, ולדברי מאיירס ממצאיו מעידים באופן ברור כי עדיף להפחית מאשר לא לעשות דבר. "רבים מהמחקרים בוחנים שינויים לטווח קצר", היא אומרת, "אך כדי להוכיח את השפעתה החיובית של ההפחתה נדרש מעקב לאורך שנים רבות, מכיוון שהנזק שגורם העישון ותהליך ההחלמה ממנו אורכים זמן רב".

אף פעם לא מאוחר מדי

אחת המסקנות החשובות ביותר של המחקר היא שאף פעם לא מאוחר מדי לשנות את הרגלי העישון. משתתפי המחקר המקורי, שהיו בממוצע כבני 50 בתחילתו, יכלו עדיין להפסיק או לצמצם את העישון, וליהנות מתוצאות המאמץ לטווח הארוך. "אופציית ההפחתה שנויה במחלוקת, כי חלק מאנשי מקצועות הבריאות סבורים שהיא מחלישה את המסר שחייבים להפסיק לעשן. גם אנו ממליצים יותר מכל על הפסקת העישון, ועם זאת הוכחנו כי כאשר לא ניתן להפסיק, הפחתת העישון אף היא אסטרטגיה שמצמצמת סיכונים. לפיכך אנו ממליצים למעשנים לנקוט בכל צעד שהוא אפשרי מבחינתם, כדי לשפר את בריאותם לטווח הארוך," מסכמת מאיירס.

"היום נעזרים צוותים רפואיים וקבוצות מחקר באטלס ישן של המוח, המתבסס על מוחו של אדם אחד, אשר תרם את גופו למדע." מסביר פרופ' יניב אסף מהמחלקה לנוירוביולוגיה באוניברסיטת תל-אביב ומבית הספר סגול למדעי המוח, שיזם את המחקר הבינלאומי ושימש כמתאם קבוצות המחקר, "האטלס החדש, לעומת זאת, מבוסס על דגימות MRI  של נבדקים רבים, ואף מוגש בתלת מימד. לפיכך, בזכות שיטת המחקר והיקפו, הוא מפורט ומדויק הרבה יותר. למעשה, האטלס החדש מאפשר לנו לבחון את המוח בדרך שהייתה אפשרית קודם רק במיקרוסקופ".

החידוש הראשון באטלס טמון בעצם מיפויו של החומר הלבן  - המורכב מסיבי עצב המעבירים מידע - במוחם של אנשים חיים, ולא בנתיחה שלאחר המוות. פריצת הדרך התאפשרה בזכות טכנולוגייתMRI , שמסוגלת ליצור תמונה של המוח החי בהליך בלתי חודרני. שנית, האטלס החדש אינו מסתפק במידע ממוח אחד, אלא מסתמך על הדמיית מוחותיהם של 120 נבדקים בריאים, בני 35-25 שנים. הנתונים, שקובצו ועובדו בטכניקות עיבוד תמונה מתקדמות, נותנים תמונה רחבה ומדויקת של מבנה המוח התקין.

האטלס החדש מציג מיקרו-מבנים זעירים בכל רחבי המוח באופן מסודר ומקודד, המתאים גם למשתמש שאינו מומחה בחקר המוח, כגון רופא או חוקר מתחום אחר. התמונות מייצגות פרמטרים מגוונים, שנאספו ונמדדו באמצעות ה-MRI, כמו למשל עובי הסיבים וצפיפותם באזורים השונים. הן נועדו לשמש סטנדרט של מוח בריא, שאליו ניתן להשוות הדמיות ממוחות של מטופלים ונבדקים עתידיים.

מהחומר האפור לחומר הלבן

בנוסף לתרומתו הרפואית, צפוי הפרויקט להאיץ ולקדם באופן משמעותי את חקר החומר הלבן במוח, פעילותו ותפקודיו. "עד היום התמקדו מדעני המוח בעיקר במה שמכונה 'החומר האפור'," אומר פרופ' אסף. "הם נמנעו מלחקור את 'החומר הלבן', המהווה כמחצית מנפח המוח, בעיקר מפני שחסרו להם שיטות מחקר יעילות. שיטת ה-MRI שפיתחנו תאפשר לחוקרים לראשונה להתבונן במתרחש בסיבי העצב במוח החי, ותפתח בפניהם עולם של אפשרויות חדשות".

בין היתר מתכוונים פרופ' אסף ועמיתיו להיעזר בטכנולוגיה כדי לבחון את הדינמיות וההשתנות לאורך זמן של המיקרו-מבנים שבחומר הלבן. כך לדוגמה, הם יחפשו את טביעת האצבע שמותיר תהליך קוגניטיבי, כמו למידת נושא חדש, בסיבים שבמוח. כיוון מחקר נוסף הוא אפיון והבנת השינויים שגורמות מחלות שונות במוח האנושי, כמו אלצהיימר או סכיזופרניה, במטרה לפתח שיטות אבחון יעילות ואמינות.

לפני כשבועיים, נמצא במבצר הצלבני באפולוניה מטמון זהב מהגדולים שנמצאו אי פעם בישראל, על ידי משלחת החפירות המשותפת של אוניברסיטת תל-אביב ורשות הטבע והגנים. את האוצר איתר מתי יוחננוף, סטודנט בחוג לארכיאולוגיה באוניברסיטת תל-אביב, בתוך כלי חרס שבור, תחת מרצפות אחד החדרים שבמבצר. 

החפירות הארכיאולוגיות באפולוניה, סמוך להרצליה, התחדשו לפני כשלוש שנים, במסגרת המאמצים למנוע את קריסת המצוק שעליו מצויים שרידי העיר הצלבנית. החפירות שופכות אור על ימיהם האחרונים של העיר ושל המבצר, שהיה אחד המאחזים הצלבניים החשובים בארץ באותה התקופה.

הערכה ראשונית: שווי המטמון כמאה אלף דולר

משקל הזהב במטמון מגיע ל-400 גרם ומכיל בין היתר 108 מטבעות זהב בערך של דינר. לדברי ראש משלחת החפירות, פרופ' אורן טל, מהחוג לארכיאולוגיה באוניברסיטת תל-אביב, בתקופה ההיא, 2 דינר הספיקו לכלכלת משפחה למשך שנה שלמה, מה שמצביע על ערכו הגבוה של המטמון יחסית לתקופה. הערכה ראשונית של שווי האוצר בימינו מדברת על יותר ממאה אלף דולר, אך טרם ניתן לקבוע זאת בביטחון.

פרופ' טל מעריך כי האוצר במקום קשור באירועים הדרמטיים שהתרחשו במבצר במארס-אפריל, בשנת 1265, עת הותקפה העיר על ידי צבאו של הסולטן בייברס הממלוכי, ונפלה לאחר 40 ימי מצור. להערכת החוקרים, יתכן והמטמון היה שייך לאחד המפקדים הצלבנים שהחליט לקבור ולהחביא את קופתו המרכזית מפני הכובשים המוסלמים.