מצבים קיצוניים מחייבים תגובות קיצוניות. לכן, תאים הנכנסים למצב עקה מפסיקים את הייצור השוטף של החלבונים הלא-חיוניים, אשר בונים ומתחזקים את התא ב"עיתות שלום", ומפעילים "מסלול חירום" חלופי, בו מיוצרים רק "חלבוני עזרה ראשונה" החיוניים ליכולתו של התא להתמודד עם המשבר באופן מיידי. התמודדות זו יכולה להיעשות באחת משתי דרכים: שיפור יכולת ההישרדות של התא, או, במקרים בהם נגרם לתא נזק חמור, בדרך של הפעלת מנגנון הגורם לו לאבד את עצמו לדעת. מטרת מנגנון ההתאבדות הזה, הקרוי "אפופטוזיס" (השם נגזר מהמלה היוונית המתארת שלכת), היא למנוע נזקים חמורים שהתאים הפגומים עלולים לגרום לשלמותו ולבריאותו של הגוף החי. הגנים שמקודדים את "חלבוני העזרה הראשונה", משני הסוגים, נושאים תג זיהוי מיוחד. תג זה, הקרוי IRES, מאפשר תרגום של מידע גנטי במנגנון שונה מהרגיל, ולכן הוא מאפשר לתא לייצר חלבונים גם בתנאים הקיצוניים שבהם המנגנון השגרתי משותק.

 

עד כה סברו המדענים, כי "מסלול עיתות השלום" מופעל בתקופות רגיעה, ואילו "מסלול החירום" מופעל בעיתות עקה בלבד. תפיסה זו משתנה בימים אלה, בעקבות מחקר חדש של מדעני מכון ויצמן למדע, שהממצאים העולים ממנו מראים כי מסלול החירום פועל גם בעיתות שלום - במקביל למסלול ייצור החלבונים השגרתי. המדענים, בראשותה של פרופ' עדי קמחי, מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע, מדווחים במאמר שפורסם באחרונה בכתב-העת המדעי Molecular Cell, כי שני גנים, אשר ממלאים תפקיד בתהליכי הישרדות התא, פועלים ומייצרים חלבונים ב"מסלול החירום" גם בתאים הגדלים בתנאים רגילים, כשאינם חשופים לעקה.

 

תוצאות מפתיעות אלה התגלו במקרה. לפני מספר שנים בודדה פרופ' קמחי גן המקודד חלבון מסוים אשר קשור למסלול החירום, הקרוי DAP5. במחקר אחר, שבוצע יחד עם תלמידת המחקר סיוון הניס-קורנבליט, מצאו החוקרות כי חלבון ה-DAP5 נקשר לתג ה-IRES, ובדרך זו הוא מבקר את המנגנון הבלתי-שגרתי של תרגום מידע גנטי. במחקר הנוכחי ביקשה פרופ' קמחי להרחיב את המידע על תפקידו של החלבון הזה בתא. כך יצרו היא ותלמידות המחקר נועה ליברמן ולאה מארש, תאים שאינם מייצרים את החלבון DAP5. להפתעתן, התברר להן כי תאים אלה סובלים מתמותה מוגברת, גם כשאינם נחשפים למצב עקה. בהמשך התגלה, כי התמותה מתחוללת בשלב מוגדר במחזור החיים של התא: בשלב בו הוא מתחלק, וכי היא נגרמת כתוצאה מהפעלת "מנגנון ההתאבדות" התאי. כלומר, בתאים שמכילים אותו, DAP5 מונע את התחוללות רצף האירועים המוביל, בסופו של דבר, להתאבדות מתוכננת של התא. כשהוא חסר, התאים מאבדים את עצמם לדעת. אולם, כיצד בדיוק החלבון מונע את התאבדות התא?

 

כדי לזהות את הגנים שעליהם משפיע DAP5, השתמשו החוקרות בשתי גישות שונות. בגישה אחת נסרקו כ-200 גנים הקשורים במחזור חיי התא ובמוות מתוכנן של תאים, במטרה לאתר את אלה שבתהליך ייצורם נקשרים לחלבון DAP5. בגישה השנייה, חיפשו המדעניות אחר החלבונים שבנוכחות DAP5 - או בהיעדרו - מתחוללים בהם שינויים כמותיים. באמצעות שתי השיטות איתרו החוקרות שני גנים המושפעים על-ידי DAP5 ונקשרים אליו: הגן CDK1, שאכן ידוע כי פעילותו חיונית בזמן חלוקת התא, ולשמירה על יכולת ההישרדות שלו בשלב זה; והגן Bcl-2 - אשר מוכר כגן מונע אפופטוזיס (וגם כממלא תפקיד בתהליכים סרטניים). שני הגנים נושאים את "תג הזיהוי" אשר שולח אותם למסלול החירום. כאשר יצרו החוקרות תאים שאינם מייצרים DAP5, אך "פיצו" אותם בייצור מוגבר של Bcl-2 ו-CDK1, נמנעה תמותת התאים במידה רבה - אך לא לחלוטין. החוקרות מסיקות מכך, ש-DAP5 משפיע על גנים נוספים הקשורים בהישרדות התאים, שטרם זוהו.

 

תוצאות המחקר מראות, כי "מסלול החירום" אינו מוגבל לפעולה במצבי חירום בלבד, וכי התאים משתמשים בו גם ב"חיי היום-יום", ובאופן תדיר יותר מכפי שמקובל היה לחשוב. בנוסף, הן חושפות דרך נוספת המאפשרת לתא לווסת את התבטאותם של גנים תומכי-הישרדות - בפיקוחו של DAP5. בשלב זה המחקר פותח שאלות חדשות: האם מסלול החירום והמסלול השגרתי מתקיימים במקביל, או לסירוגין? מה מרוויחים התאים מקיומם של שני מסלולי ייצור חלבונים, גם בזמנים רגילים - ללא עקה? בהמשך מתעתדת פרופ' קמחי ללמוד יותר על המסלול החלופי - מה הם סוגי הגנים הפועלים במסגרתו, הזמנים בהם הוא מופעל והמצבים בהם הוא נדרש, במטרה לחשוף את ההיגיון והתועלת שבקיומו.

 

 

 

 

האם ההבדל בין ריח בננה לריח שקדים גדול מההבדל בין ריח שקדים לריח ורדים? במובן מסוים אפשר לומר שזו שאלה מכשילה. בתחום הראייה ידוע כי ההבדל בין כחול וצהוב כפול, בערך, מההבדל שבין כחול וירוק. בתחום השמיעה, ידוע כי ההבדל בין הצלילים "רה" ו"דו" זהה תמיד להבדל שבין "רה" ו"מי". אבל לחוקרי חוש הריח לא היה, עד כה, אמצעי אמין למדידת ההבדל שבין שני ריחות.

 

מצב העניינים הזה משתנה בימים אלה, הודות לשיטת מדידה שפיתח תלמיד המחקר רפי חדד, בהנחייתם של פרופ' נועם סובל מהמחלקה לנוירוביולוגיה ופרופ' דוד הראל מהמחלקה למדעי המחשב ומתמטיקה שימושית במכון ויצמן למדע. שיטה זו מספקת לראשונה אמצעי לחישוב מדויק של הבדלים בין חומרי ריח שונים. כך, למשל, יכולים כיום המדענים לחשב ולמצוא, כי ההבדל בין ריח בננה לריח שקדים גדול פי אחד וחצי מההבדל בין ריח שקדים לריח ורדים. השיטה מספקת למדענים כלי מחקרי חשוב לתכנון מחקרים העוסקים בחוש הריח, וגם מאפשרת "לעשות סדר" בעולם הכאוטי של חומרי ריח מורכבים ומגוונים. המחקר פורסם באחרונה בכתב העת המדעי Nature Methods.

 

החוקרים בחרו כ-520 חומרים המשמשים לעריכת ניסויי ריח, וניתחו אותם לפי שורה ארוכה - יותר מ-1,600 - של מאפיינים כימיים: מספר אטומי הפחמן, משקל, מסיסות במים, ועוד. על בסיס הנתונים האלה הם יצרו מעין מפה, הממקמת את כל חומרי הריח במרחב רב-ממדי. מפה זו מאפשרת לקבוע את המרחק בין כל שתי נקודות במרחב - כלומר, בין שני חומרי ריח - על בסיס כל המאפיינים הכימיים הכלולים במודל. כדי לשפר את רמת הדיוק של השיטה, בחרו החוקרים את 40 המאפיינים המשפיעים במידה הרבה ביותר על מיקומם של חומרי הריח ב"מרחב התכונות הכימיות".

 

בהמשך השתמשו המדענים במפה כדי לחזות את התגובה העצבית ל-052 חומרי הריח, והישוו את התגובה החזויה לנתוני אמת שהתקבלו בניסויים שונים בחיות מעבדה - אשר נערכו בעבר במעבדות ברחבי העולם ופורסמו בכתבי עת מדעיים שונים. התוצאה: הלימה גבוהה בין התחזית המחושבת לבין התגובות העצביות שנמדדו בפועל. ריחות שהוגדרו כ"קרובים" יצרו תבניות דומות של תגובה עצבית - הן בסיבי העצב המעבירים את המידע החושי מהאף והן באיזור הראשוני האחראי על עיבוד ריחות במוח. החיזויים נמצאו תואמים בשורה ארוכה של בעלי-חיים: זבובי פירות, עכברים, חולדות, דבורים וראשני צפרדע. יתר על כן, ממצאים ראשוניים מראים כי הם תקפים גם לגבי בני-אדם: ככל שחומרים ממוקמים קרוב יותר זה לזה על "מפת התכונות הכימיות", כך הם נתפסים על-ידי אנשים המריחים אותם כ"דומים". המדענים מסיקים מכך כי ההבדלים שבין הריחות הם אוניברסליים, ותלויים בתכונות הכימיות והפיסיקליות של חומרי הריח - ולא בניסיון האישי או בהעדפות האישיות של כל אדם - זאת בניגוד לדעה רווחת, המתייחסת לחוש הריח כאל תפיסה סובייקטיבית.

 

כדי לבחון את תקפותה של שיטת המדידה, בדקו המדענים את יכולתה לנבא את התגובה העצבית לחומרי ריח לא מוכרים. החוקרים חישבו את ההבדלים בין 70 חומרי ריח חדשים, וחזו את התגובה העצבית אליהם, על-פי המבנה הכימי שלהם בלבד. את התחזיות שלחו לקבוצה של מדענים מאוניברסיטת טוקיו ביפן. המדענים היפנים הישוו חישובים אלו לתוצאות ניסוי שערכו בעבר, שממצאיו לא פורסמו מעולם, ומצאו כי תבניות הפעילות העצבית שנמדדו במוחם של עכברים בניסוי זה, תאמו במידה רבה את הניבוי התיאורטי. במילים אחרות, באמצעות שיטת המדידה הצליחו החוקרים ממכון ויצמן לנבא את התגובה המוחית לריחות שונים.

 

שיטת המדידה החדשה הזאת עשויה לשמש כלי מחקר רב-ערך שיעמוד לרשותו של כל מדען המעוניין לתכנן ניסויים שיטתיים לבחינת הדרך שבה גירויי ריח שונים מתבטאים בפעילות עצבית. מעבר לכך, הממצאים החדשים מהווים צעד ראשון בדרך להבנת החוקיות העומדת בבסיסו של חוש הריח, והכללים המארגנים אותו. הבנת הכללים האלה תוכל גם להוביל, בעתיד, לדיגיטציה מלאה של חומרי ריח, כך שאפשר יהיה לקודד במדויק את תכונותיהם של ריחות שונים, ולהעבירם ממקום למקום באמצעות מחשב.

 

 

כל הפילים הגדולים אמנם לעגו לדמבו, אך כעת לפילון המעופף יש במה להתגאות: הוא נתן השראה לדימוי המתאר הישג משמעותי שהושג באחרונה בחקר החלבונים. המדען האמריקאי ג'ון פן, שזכה בפרס נובל בכימיה בשנת 2002 על המצאת שיטה המאפשרת לחקור את המבנה של חלבונים גדולים וכבדים תוך כדי "העפתם" באוויר, אמר בנאומו בקבלת הפרס ששיטתו נתנה "כנפיים לפילים מולקולריים".

 

ד"ר מיכל שרון, מהמחלקה לכימיה ביולוגית במכון ויצמן למדע, לוקחת את השיטה הזאת צעד אחד קדימה: היא נותנת כנפיים ל"עדרים" שלמים של פילים מולקולריים. בניסיונות שנועדו לפענח את מבניהם של חלבונים, היא מעיפה לאוויר צברים הבנויים ממספר חלבונים.

 

המבנה החלבוני העיקרי שמעופף במעבדתה של שרון קרוי פרוטיאסום. זוהי מכונה מולקולרית הפועלת בתאים חיים, מפרקת - ומכינה למיחזור - חלבונים בלתי רצויים. מיחזור זה חיוני לתהליכים רבים בתא, החל מתיקוני די-אן-אי וכלה במוות מתוכנן של תאים. שיבושים בעבודת הפרוטיאסום עלולים להוביל למחלות רבות. כך, משקעי חלבון שלא התפרקו כראוי עלולים להוביל להתפתחות מחלת אלצהיימר או למחלות מוח ניווניות אחרות. אם לא מפרקים בזמן את המולקולות שגורמות להתרבות תאים, התאים ממשיכים להתרבות ללא בקרה, כפי שקורה בסרטן. בנוסף, פירוק לא נכון של חלבונים עלול לגרום לטעויות בתגובה החיסונית, כפי שקורה במחלות אוטו-אימוניות. כתוצאה מכך, כדי להבין מחלות רבות ולטפל בהן, חיוני להבין את דרך עבודתו של הפרוטיאסום.

 

מעבדתה של ד"ר שרון היא הראשונה בארץ ואחת הבודדות בעולם המתמקדת בחקר מבנים גדולים של חלבונים. לשם כך היא משתמשת בספקטרומטריית מאסות (ראו מסגרת). פיענוח המבנה של הפרוטיאסום הוא אתגר עצום: הוא בנוי מ-33 חלבונים  (או יותר), המקיימים ביניהם מערכת סבוכה של יחסי גומלין. לאלה יש להוסיף "עובדים זמניים" בדמותם של חלבונים הנקשרים למשך תקופות קצרות בלבד.

 

ד"ר שרון עובדת בעת ובעונה אחת על שלושה פרויקטים. האחד מתמקד בחלק של הפרוטיאסום הקרוי 19S וידוע כ"מוח", מפני שהוא מזהה את החלבונים המיועדים לפירוק. במחקר הבתר-דוקטוריאלי שביצעה באוניברסיטת קיימברידג' שבאנגליה, היא פיענחה חלק מהמבנה של ה"מוח" הזה, וכעת היא מתכוונת לפענח את המבנה כולו, הכולל 18 תת-יחידות שונות. בפרויקט אחר, אותו היא מבצעת בשיתוף עם פרופ' חיים כהנא ופרופ' יוסף שאול מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון, היא מתמקדת בחלק אחר של הפרוטיאסום הקרוי 20S. בכוחות משותפים הם בודקים את ההשערה, שחלק זה יכול לתפקד כ"שואב אבק" של התא בכך שהוא מסלק את כל החלבונים שאינם מקופלים. בפרויקט השלישי חוקרת ד"ר שרון את המבנה של הסיגנלוסום, מבנה חלבוני נוסף שמנהל את סימון החלבונים המיועדים לפירוק כדי שה"מוח" של הפרוטיאסום יוכל לזהות אותם.

 

מחקרים אלה מיועדים לגלות את המבנה הכולל של הפרוטיאסום ושל מבנים חלבוניים אחרים, דבר שאי-אפשר היה להעלותו על הדעת לפני פיתוחן של הטכנולוגיות החדשות. הבנת המבנה תספק מידע חשוב על פעילותם של צברים חלבוניים אלה גם בבני-אדם בריאים וגם בעת מחלה. 

ספקטרוסקופיה של מאסות פותחה עוד ב-1898, וכעת מסתייעים בה לשימושים רבים ושונים, החל מזיהוי חומרים ועד לבירור המבנה שלהם. בשיטה זו הופכים את החומר לגז המורכב מחלקיקים טעונים, וחוקרים את התכונות של חלקיקים אלה על-פי היחס בין המאסה שלהם למטענם החשמלי. זמן רב אי-אפשר היה לחקור מולקולות ביולוגיות גדולות בשיטה זו, כיוון שהן לא שרדו את "ההפצצה" הנדרשת להפיכתם לגז. מצב עניינים זה השתנה בשנות ה-80, עם המצאת שיטות שאיפשרו "להעיף" חלבונים באוויר בעדינות (כמו שיטתו של ג'ון פן). האפשרות לחקור בדרך זו צברים חלבוניים שלמים עלתה רק בסוף שנות ה-90, והטכנולוגיה המאפשרת זאת קיימת כיום במעבדות ספורות בעולם, ובהן מעבדתה של ד"ר מיכל שרון במכון ויצמן למדע.

 

במערכת ספקטרומטריית המאסות  שבמעבדתה מעבירה ד"ר שרון כמויות זעירות של צברים חלבוניים דרך מחט מצופה זהב, ומעיפה אותם כטיפות טעונות מטען חשמלי. שיטה זו קרויה ננו-אלקטרוספריי, והיא מאפשרת לחקור כמויות זעומות במיוחד של החומר, ולעבוד עם מבנים לא-סימטריים ולא אחידים. תכונה זו חשובה במיוחד בחקר מבנים ביולוגיים כמו הפרוטיאסום.

 

 

 

 

הסרטן נעלם לפעמים, רק כדי לחזור מאוחר יותר - כשהוא תוקפני יותר. זה קורה, בין היתר, כאשר תאי גזע סרטניים מעטים מצליחים לשרוד על אף הטיפולים הרפואיים שנועדו להשמידם. תאים אלה מתאפיינים ביכולת התחדשות שיכולה להוביל להתפתחות גידול סרטני חדש. הכרת המאפיינים הייחודיים של התאים האלה עשויה לסייע במציאת דרך למניעת התחדשותם הלא רצויה. ד"ר ערן סגל, מהמחלקה למדעי המחשב ומתמטיקה שימושית במכון ויצמן למדע, עשה באחרונה צעד חשוב בכיוון הזה, כאשר, יחד עם ד"ר הווארד צ'נג מאוניברסיטת סטנפורד, חשף תוכנית גנטית משותפת לתאי הגזע הסרטניים ולתאי גזע עובריים, המקנה לשני סוגי התאים יכולת גבוהה להישרדות ולהסתגלות.

 

בגוף האדם, בתקופות שונות של חייו, קיימים סוגים שונים של תאי גזע. תאי הגזע העובריים הופכים לכל סוגי הרקמות בעובר המתפתח. תאי הגזע הבוגרים מחדשים את מלאי תאי הדם, העור או השרירים. חוקרים שניסו לפענח את צפונותיהם של תאי הגזע, בחנו גנים שונים הפעילים בהם, וקיבלו ממצאים מנוגדים: גנים מסוימים נראו כאילו הם מתנהגים באופן שונה במחקרים שונים. כדי לגלות את החוקים המונחים בבסיס פעילותם של הגנים האלה, החליטו ד"ר סגל וד"ר צ'נג לחקור את ההתנהגות המשותפת של קבוצות גנים, שכן כך ניתן לזהות בצורה יותר ישירה את התהליך הביולוגי הפעיל, ובו בזמן לשפר את היכולת לקבל ממצאים בעלי מובהקות ואמינות סטטיסטית גבוהה.

 

כדי לבדוק את קבוצות הגנים, השתמשו המדענים בתוכנה הקרויה "גנומיקה", שפיתחו ד"ר סגל וחברי קבוצת המחקר שהוא עומד בראשה. תוכנה זו איפשרה להם למפות את דפוסי הפעילות של הגנים בתאי גזע עובריים ובתאי גזע בוגרים, ולזהות בהם מוטיבים משותפים. הממצאים שהתקבלו בניסויים אלה הושוו עם הידוע על תאי גזע סרטניים, במטרה לגלות אם סוגי התאים השונים האלה משתמשים בתוכנית דומה להפעלת קבוצות של גנים. החוקרים גם בדקו נתונים על גרורות סרטניות ואת שיעורי ההישרדות של חולי סרטן.

 

החישובים שלהם הראו, שדפוסי הפעילות של קבוצות הגנים אשר זוהו כבעלי פעילות משותפת בתאי גזע העובריים, פעלו באופן דומה גם בתאי גזע סרטניים. בשלב הבא של המחקר גילו המדענים כי גן מסוים, הקרוי c-Myc, מהווה מעין "מתג הפעלה ראשי" המפעיל את התוכנית הגנטית של הסוגים השונים של תאי הגזע. תאי עור בעלי פעילות מוגברת של הגן הזה, שהוזרקו לעכברים, הפכו תוך זמן קצר לתאים סרטניים הדומים לתאי גזע עובריים. כן התברר, שדי בכמות קטנה של התאים האלה (500 תאים) כדי להניע את תהליך התפתחותו של גידול סרטני. "לגן c-Myc אולי יש תפקיד חיובי בהתפתחות עוברית, אבל הוא גם עלול לגרום להתפתחות קטלנית של סרטן", אומר ד"ר סגל.

 

ממצאים אלה, שפורסמו בכתב העת Cell Stem Cell, עשויים לסייע בפיתוח מספר יישומים ביו-רפואיים בתחומי המחקר והאיבחון המוקדם, ובעתיד, ייתכן שיאפשרו גם פיתוח תרופות ושיטות טיפול חדשניות.

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

האם פיסות נייר שעליהן כתובות מילים, המתערבבות בקופסה, עשויות להיצמד זו לזו ולהרכיב באופן ספונטני משפטים מלאים ומדויקים? הסיכויים שזה יקרה הם קלושים. אבל בטבע, מבנים מורכבים אכן נוצרים באופן ספונטני ממרכיבים פשוטים, בדרך הידועה בשם "ארגון עצמי". תופעה זו ידועה בתחומים רבים, ובהם קוסמולוגיה, גיאולוגיה, מדעי הצמח והתפתחות עוברית.

 

ד"ר ארנסטו יוסלביץ, מהמחלקה לחקר חומרים ופני שטח במכון ויצמן למדע, מנסה לשחזר את התופעה הזאת בעולמם של הננו-צינורות. "ננו-צינורות העשויים פחמן הם חוטים מולקולריים בעלי תכונות מכניות, אלקטרוניות, אופטיות ותרמיות ייחודיות", אומר ד"ר יוסלביץ. "תכונותיהם הייחודיות עושות אותם למועמדים טבעיים לשמש כרכיבים לבניית התקנים אלקטרוניים ומכניים מתקדמים. אבל, בגלל זעירותם (עוביים קטן פי 100,000 מעוביה של שערת אדם), ובשל הנטייה שלהם להתאסף בגושים, קשה למדענים להשתמש בהם".

 

במטרה להתגבר על הקושי הזה מנסים ד"ר יוסלביץ ותלמידי המחקר אריאל ישמח ונועם גבלינגד לפתח דרכים שיגרמו לננו-צינורות להתארגן באופן עצמאי במערכים מסודרים. עד כה הצליחו המדענים לגרום לננו-צינורות להתארגן במבנים אקזוטיים, דמויי נחשים ולולאות, המכונים "עקלתונים". מדובר במבנים המורכבים ביותר שנוצרו עד כה מננו-צינורות. ממצאים אלה התפרסמו באחרונה במאמר השער בכתב-העת המדעי Nature Nanotechnology.

 

ד"ר יוסלביץ אומר, שמבנים ישרים של ננו-צינורות עשויים לשמש לבניית ננו-מעגלים אלקטרוניים, אבל מבנים מורכבים יותר, דוגמת ה"עקלתונים", עשויים לשמש לבניית התקנים מתוחכמים יותר.

 

כדי לגרום לננו-צינורות להתארגן באופן עצמאי במבנים כל-כך מורכבים, גייסו המדענים דווקא מעט אי-סדר. באופן מפתיע, תנודות אקראיות ואי-סדר גורמים להתארגנות של מבנים מסודרים ומורכבים בתחומים שונים בטבע, ולכן החליטו המדענים לנסות ולהפעיל אי-סדר גם בעולמם של הננו-צינורות. בשלב הראשון הם הפעילו טכניקה שפיתחו במחקר קודם, שבו הצליחו לגרום לננו-צינורות לגדול על גבישים שפני השטח שלהם אינם ישרים, אלא מדורגים מדרגות מדרגות בגודל אטומי. הננו-צינורות "התעצלו" לעלות במדרגות, ופשוט גדלו לאורכן. כך נוצרו מבנים ישרים של ננו-צינורות מקבילים, אם כי ללא תנודות ואי-סדר. לפיכך, שיטה זו אינה יכולה להביא להיווצרות מבנים מורכבים דוגמת עקלתונים.

 

כדי "לעודד" את הננו-צינורות להתארגן בעצמם במבנים מורכבים, הזרימו אליהם המדענים גז, בעת תהליך הגידול. אבל הצימוד בין הננו-צינורות לפני השטח של הגביש היה חזק מדי, והגז לא הצליח להשפיע על התארגנותם של הננו-צינורות.

 

כאן, שוב, השתמשו המדענים בידע שהשיגו במחקר קודם: חומרים מסוימים, דוגמת זכוכית, מפריעים לננו-צינורות לגדול על-פני גביש, וגורמים להם לגדול כלפי מעלה. כאשר המדענים זרעו "זרע" של ננו-צינור באי של זכוכית המוצב בגביש לא ישר, נוצרו תנאי הגידול שאיפשרו היווצרות של מבנים מורכבים. כאשר הננו-צינור הגדל הגיע לאורך מסוים, הוא נפל במהירות ויצר פיתולים, שמהם נוצרו העקלתונים.

 

המדענים גילו, כי אפשר לשלוט בצורת העקלתונים הנוצרים באמצעות שינויים בתנאי גידולם. למשל, שימוש בזרם גז חזק גורם ל"פניות פרסה" גדולות יותר, מה שיוצר עקלתונים רחבים יותר. החלפת הכיוון של זרימת הגז גורמת להיווצרות סלילים לולייניים במקום עקלתונים. כל אחד מהמבנים האלה, ומבנים נוספים שייבנו בעתיד, עשוי להתאים ליישומים שונים בתחומי הננו-טכנולוגיה.

 

"הגיאומטריה של העקלתונים נפוצה בעולמם של הדברים הגדולים, במערכות שונות, כגון אנטנות, רדיאטורים, גופי חימום וקירור, וכן גם במנורות ומערכות השקיה", אומר ד"ר יוסלביץ. "ננו-עקלתונים עשויים לשמש בין היתר לבניית גופי קירור למעגלים אלקטרוניים, התקנים אלקטרו-אופטיים, גלאי אינפרא-אדום רגישים במיוחד, וגם לבניית דינמו להפקת אנרגיה העשוי ממולקולה אחת. אבל בעיני, תכונתם החשובה ביותר היא היופי שלהם".