חלקיקי ננו הם בטווח הגודל של 1-100 ננומטר בקרוב. ננומטר = 1 בחזקת מינוס 9 של מטר או בצורה יותר פשוטה- מילימטר הוא אלפית המטר, מיקרון הוא אלפית המילימטר וננומטר היא אלפית המיקרון. אחת הסיבות העיקריות לתכונות המיוחדות של ננו חלקיקים היא היחס הגבוה בין מספר האטומים המרכיבים את פני השטח של החלקיק לבין סך כל האטומים בחלקיק (ככל שגוף יותר גדול כך היחס בין שטח הפנים שלו לנפחו קטן, חשבו למשל על עכבר ופיל). קחו לדוגמא את האיור הבא:
אם ניקח קובייה גדולה המורכבת מ8 קוביות קטנות יותר – ניתן לראות בבירור שכל 8 הקוביות לוקחות חלק ביצירת שטח הפנים של הקובייה הגדולה. לעומת זאת אם נרכיב קובייה עוד יותר גדולה מ 16 קוביות קטנות הרי ש 4 מתוכן כבר לא ישתתפו ביצירת שטח הפנים אלא רק יתרמו לנפח ולכן היחס בין השטח לנפח הפנים יקטן.
סיבה נוספת לתכונות המיוחדות של ננו חלקיקים היא שבסדרי גודל כאלו (ובגלל היחס בין השטח לנפח) מתח הפנים וכוח ואן-דר ואלס (קשרים כימיים הנוצרים בגלל קוטביות זמנית או קבועה של מולקולה) הם כוחות משמעותיים, בניגוד למצב בעולם המקרוסקופי ולניתן לרתום כוחות אלו לפעולות שונות.
בגלל סיבות אלו ואחרות יש לננו חלקיקים עתיד מזהיר בתחומי חיים שונים; בין השאר - בטיפולים רפואיים וכן באבחון מחלות (דיאגנוסטיקה). חשבו לדוגמא על האפשרות להעביר תרופה רעילה (גם לגוף שלנו) ישירות לאזור הגידול! המינון יכול להיות זעיר וההשפעה ממוקדת; ממש כמו טיל מונחה למטרה. דוגמא נוספת היא "קיט" לאבחנה של מחלה מסוימת שנכנס לגוף מגיע עצמאית למקום המיועד ודוגם את הרקמה הרצויה, כל זאת ללא שום חתך או החדרה פולשנית של מכשיר לגוף.
אחד השימושים האפשריים בננו חלקיקים, שעובדים כרגע על פיתוחם, הוא למלחמה בסרטן. חשוב להבין שהמחקרים עוד בחיתוליהם, הדרך ארוכה ואין ספק שחלקם ייתקל בקיר וייכשל אך העתיד מבטיח. יש מספר רב של מחקרים בנשוא ונזכיר רק מקבץ קצר:
(1). באוניברסיטת דלאוור למשל עוסקים ב"פיצוץ" תאים סרטניים ע"י שימוש באגד של ננו צינוריות פחמן. החוקרים גילו שחשיפה של ננו צינוריות פחמן לאור גורמת לחימום מהיר שלהם. כאשר ננו צינורית פחמן בודדת נחשפת לאור - החום נפלט לסביבה אך כאשר יש מספר רב של ננו צינוריות פחמן יחד - החום לא מצליח להשתחרר ונוצר מעין פיצוץ זעיר. הרעיון הוא לגרום לצינוריות להיות מכוונות מטרה (כלומר לחדור רק לתאים סרטניים) ואז ע"י חשיפה לאור חזק לגרום להם להשמיד את התאים. המחקר עדיין בשלבים ראשוניים אך הרעיון מבטיח. לכתבה וסרטון קצר בנושא ננו צינוריות פחמן והפיצוץ הנוצר בזמן חשיפה לאור.
ננו צינורית פחמן (ויקיפדיה)
(2). חוקרים באוניברסיטת לוס-אנג'לס (UCLA) ברשות ד"ר ג'פרי זינק (Jeffrey Zink) מפתחים שיטה בה ננו חלקיקים ישחררו תרופות בצורה נקודתית בתוך תאים סרטניים וזאת ע"י השראה מגנטית מרחוק.
(3). פיתוח של ננו-ספוגיות הספוגות בתרופה ומזהות מולקולות מסוימות המוצגות על פני השטח של תאים סרטנים בלבד. בהגיען למטרה הספוגיות מתקשרות לתאים ופורקות לתוכן (ורק לתוכן) את התרופה הרעילה.
(4). שיטה המפותחת באוניברסיטת ג'ורג'יה בה משתמשים בננו חלקיקים מגנטיים ה"נדבקים" לתאים סרטניים ואז נמשכים החוצה בעזרת כוח מגנטי.
(5). מחקר באוניברסיטת סינט-לואיס בו משתמשים בננו חלקיקים של זהב הנוטים להצטבר בתאים סרטניים. כאשר כמות מספקת שלהם התרכזה בתאים מאירים את הרקמה באור לייזר ממוקד. אור הלייזר יכוון לעוצמה שתחמם אך מעט את התאים הרגילים אך תגרום לחימום רב של חלקיקי הזהב ולהרס התאים הסרטניים מסביבם.
מאת: ד"ר מאיר ברק
המחלקה לביולוגיה מיבנית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים:
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
