המגנט של עולם הקולנוע

 

יזם שביקש לחפור תעלה שאורכה מאה מטרים בדק ומצא, שפועל אחד מסוגל לחפור מטר אחד ביום אחד. כלומר, אם היה מעסיק פועל אחד, מלאכת חפירת התעלה הייתה נמשכת מאה ימים. אם היה מעסיק שני פועלים, שיחפרו בעת ובעונה אחת קטעים שונים של התעלה, היה זמן הביצוע מתקצר לחמישים יום. בסופו של דבר שכר היזם מאה פועלים, הציב אותם ברווחים של מטר בין פועל לרעהו, וסיים את הפרויקט ביום אחד. למחרת התבקש היזם לחפור באר. הוא הביא לאתר החפירה מאה פועלים, אבל אז גילה שמקרה הבאר אינו דומה למקרה התעלה: אי-אפשר לחפור לעומק את המטר הראשון, השלישי, והחמישה-עשר (למשל) במקביל.

 

מצבם של מדענים שמשתמשים בתהודה מגנטית גרעינית (NMR) לצורך גילוי המבנה של מולקולות שונות מזכיר במידה מסוימת את מצבם של חופרי הבאר. כשבוחנים מולקולות שונות בשיטות ספקטרוסקופיות (שיטות המבוססות על שיגור קרינה אלקטרומגנטית לעבר המולקולות ומדידת הפיזור של הגלים שפגעו במולקולה), מבצעים, למעשה, מדידות חד-ממדיות. אבל כאשר מבקשים לבחון מולקולות ביולוגיות בסביבתן הטבעית באמצעות NMR, יש לבצע מדידות רב-ממדיות. המדידות האלה מתבצעות בשיטת חפירת הבאר: מבצעים בזו אחר זו מאות, או אלפי מדידות חד-ממדיות, ולאחר מכן משלבים אותן יחד ויוצרים את ה"תמונה" הרב-ממדית. ואולם, מדידה חד-ממדית מתבצעת תוך שניות, בעוד שמדידה דו-ממדית עשויה להימשך עד שעות אחדות, ואילו ביצוע של מדידה רב-ממדית עשוי להימשך כמה ימים.

 

פרופ' לוסיו פרידמן, מהמחלקה לפיסיקה כימית במכון ויצמן למדע, מצא באחרונה דרך לבצע מדידה רב-ממדית בפרק זמן שנדרש לביצוע מדידה חד-ממדית (כלומר, שניות או דקות ספורות). השיטה החדשה -שמסוגלת גם לעקוב אחר שינויים דינמיים המתחוללים בדוגמה הנבדקת - מבוססת על שילוב של טכנולוגיית דימות במערכות התהודה המגנטית גרעינית. מערכת הדימות "מתבוננת" במבחנה המכילה תמיסה, "פורסת אותה" להרבה מאוד פרוסות דקיקות, וממפה את מיקומן המדויק. בשלב זה, מערכת ה- NMR מבצעת מדידה חד-ממדית - הנמשכת שבריר שנייה - של כל "פרוסה" מהמבחנה. מיד לאחר מכן משלבת המערכת את כל המדידות החד- ממדיות, על-פי המיפוי המדויק של מיקומיהן, דבר שמשמעותו היא מדידה רב-ממדית של כל החומר המצוי במבחנה. כך הצליח פרופ' פרידמן "לחפור באר בשיטה שמתאימה באופן בסיסי לחפירת תעלות".

 

הודות לשיטה החדשה יוכלו מעתה מדענים בכל העולם לחקור מולקולות ביולוגיות בסביבתן הטבעית, ולעקוב אחר השינויים המתחוללים בהן, כמו למשל תהליך ההתקפלות של מולקולת חלבון. במובן זה, השיטה החדשה שפיתח פרופ' פרידמן מאפשרת למדענים לעבור מ"עולם הצילום הבודד" ל"עולם הקולנוע". בנוסף לכך, כמובן, מאפשרת השיטה החדשה להאיץ במידה ניכרת את תהליכי המחקר של מבני מולקולות באמצעות NMR. מחקרים אלה חשובים, בין היתר, לפיתוח של חומרים קטליטיים (מזרזי תהליכים) הנחוצים לתעשייה, וכן לפיתוחן ולעיצובן של תרופות חדשות.