ביו-קונברג'נס – הבדלי גרסאות
יצירת דף חדש |
(אין הבדלים)
|
גרסה מ־23:22, 27 ביולי 2023
ביו-קונברג'נס (באנגלית: bio-Convergence) הוא תחום מולטידיספלינרי במדעי החיים ומונח כולל לטכנולוגיות חדשניות, המשלבות בין דיסציפלינות מתחומי הביולוגיה עם תחומי ההנדסההשונים, וזאת לצורך מתן מענה לאתגרים בתחומי הרפואה, חקלאות, מזון, אנרגיה וביטחון.
דוגמאות יישומיות לביוקונברג'נס
- ננו-רובוטיקה לשינוע תרופות (Drug Delivery): אחד האתגרים העיקריים היום בתחום התרופות הוא הצורך בהעברת התרופה בצורה יעילה ומדויקת יותר לאזור המחלה ולתאים ספציפיים. ננו-רובוטים המהונדסים ממערכות ביולוגיות (כמו DNA, תאים או חיידקים) לשינוע תרופות לתאי המטרה הם מערכות שינוע המסוגלות לאגור בתוכן תרופות וחומרים אחרים, להגיב לסביבה החיצונית כדי לזהות את האות לפריקת "מטען" התרופות, ולשחררו באופן מבוקר ברגע ובמיקום המתאימים.
- "איבר על שבב" : מאפשרת לגדל רקמה אנושית בעלת פעילות מוגדרת של איבר מסוים (כליה - מסננת, לב - משאבה וכו') בסביבה נפרדת (שבב פלסטיק לדוגמה). ניתן לבחון על איבר זה את השפעותיה של תרופה חדשה, ועל ידי כך להאיץ את תהליכי הבדיקה של תרופות חדשות ולהוזיל את עלויות הבדיקה. מערכות מיקרו-פיזיולוגיות חדשניות אלה, המשלבות ידע עמוק בביולוגיה וביו-פארמה עם טכנולוגיות הנדסיות מתקדמות, מאפשרות לבצע ניסויים לתרופות חדשות. כבר מהשלבים הראשונים, הניסויים מותאמים לרקמה אנושית, המדמה טוב יותר את תהליך התפתחות המחלה בבני אדם. תהליך זה משפר בצורה ניכרת את היכולת לאתר תרופות יעילות ולהפחית בצורה משמעותית את השימוש בחיות מעבדה. יכולת זו חשובה מכיוון שמרבית התרופות שעוברות בהצלחה ניסויים בבעלי חיים - נכשלות בשלב הניסויים על בני אדם.
- רפואה רגנרטיבית (Regenerative Medicine) והדפסת איברים: בעידן הביו-קונברג'נס, טכנולוגיות חדשניות בהנדסת רקמות ישנו את הטיפול באיברים פגועים. תחום זה יהיה מבוסס על טכנולוגיות הדפסת תלת מימד (3D Tissues Bio Printing) שמאפשרות "לבנות" איברים חדשים ברזולוציה של תאים בודדים ובשילוב של ננו-חומרים חדשים[1]. תחום זה משלב גם ייצור שתלים היברידים "חכמים", הבנויים מחומרים ביולוגיים ומרכיבים אלקטרוניים (Cyborg Tissue) המשתלבים עם הרקמות. טכנולוגיות אלה יאפשרו להחליף רקמות ואיברים פגועים ברקמות חדשות עם תכונות משופרות.
- ביו-סנסורים: אחד מאתגרי הבריאות הגדולים ביותר במאה ה-21 הוא צמצום השימוש באנטיביוטיקה, כדי להגביל את התפתחותם של חיידקים העמידים לאנטיביוטיקה. צמצום זה מחייב שיפור ביכולות האבחון בין זיהום חיידקי לוויראלי. חישה ביולוגית היא טכנולוגיה חדישה ומתפתחת, המשלבת ביו-טכנולוגיה עם ננו-טכנולוגיה. החישה הביולוגית משתמשת במולקולות ביולוגיות, כגון נוגדנים, אנזימים וחומצות גרעין ובחיידקים כדי לגלות ולזהות חומרים ספציפיים שונים. הביו-סנסורים הם מולקולות ביולוגיות מהונדסות גנטית שבהן נעשה איחוי בין חיישן לבין מערכת הדיווח. טכנולוגיה זו מאפשרת לייצר מרכיבי זיהוי עבור כל חומר כמעט, ופיתוחה מתקדם לכיוון סנסורים רגישים, ספציפיים, מהירים ויעילים יותר.
- אופטו-גנטיקה: טכנולוגיה חדשנית המשלבת הנדסה גנטית וטכנולוגיות מעולם הפיזיקה, כגון פולסים מהירים ומדויקים של אור ושימוש בסיבים אופטיים. מטרת האופטו-גנטיקה היא הפעלה ספציפית ומדויקת של רשתות נוירונים במוח באמצעות אור.
- חומרים "חיים" מהונדסים: חומרים מהונדסים המורכבים מתאים חיים היוצרים או מרכיבים את החומר עצמו או מווסתים את הביצועים התפקודיים של החומר. כך, לדוגמה, ניתן ליצור חומרים "חיים" (למכשור רפואי ולצרכים אחרים) שיש להם את מאפיינים של מערכות ביולוגיות: שכפול, ויסות וריפוי עצמי, היענות סביבתית וקיימות עצמית.
- ביו-אלקטרוניקה: תחום זה ממנף יכולות טכנולוגיות חדשות המאפשרות לשלב ביו-מולקולות עם אלקטרוניקה כדי לפתח מגוון רחב של מכשירים פונקציונליים.
ביוקונברג'נס בעולם
בשנים האחרונות ניכרת האצה בתחום המחקר הרב-תחומי המשלב הנדסה עם ביולוגיה, המקבלת ביטוי בהקמת מוסדות מחקר ומודלים חדשים במרכזים שונים בעולם. דוגמאות אפשר למצוא בארצות הברית כמו מכון WYSS באוניברסיטת HARVARD, מכון KOCH באוניברסיטת MIT, תוכניות BIO-X ו-Bio-Design שהוקמו באוניברסיטת סטנפורד, ומכון Weill Neurohub בתחום הנוירולוגיה בסן פרנסיסקו. מכונים אלה משלבים חוקרים ביולוגיים מתחומי מחקר שונים ביחד עם חוקרים מתחומי המתמטיקה, הפיזיקה, מדעי המחשב וההנדסה במטרה להאיץ פיתוח של טיפולים חדשניים. ב-2022 הקימה אוניברסיטת אוקינאווה ביפן מרכז מחקר וחדשנות בנושאי הביוקונברג'נס.[2]
ב-2022 הכריזה מנכ"לית חברת Merck במסגרת הפורום הכלכלי העולמי, כי פיתוחי ביוקונברג'נס הם המפתח לקידום תחום הרפואה מותאמת אישית.[3]
ביוקונברג'נס בישראל
בשנת 2020, רשות החדשנות הכריזה על תחום הביו-קונברג'נס כעל תחום בעדיפות לאומית.[4]. ב-2022 המועצה למחקר ופיתוח אזרחי (מולמו"פ) בישראל בחרה בביוקונברג'נס כאחת מחמשת תחומי העדיפות הלאומית המדעיים-טכנולוגיים לחמש השנים הבאות.[5] במאי 2022, פורום תל"מ (תשתיות לאומיות למו"פ) ורשות החדשנות הודיעו שישקיעו בתחום 1.2 מליאררד ש"ח ב-5 השנים הקרובות, על מנת להפוך את ישראל למובילה עולמית בתחום.[6]
קישורים חיצוניים
- ^ Nadav Noor, Assaf Shapira, Reuven Edri, Idan Gal, 3D Printing of Personalized Thick and Perfusable Cardiac Patches and Hearts, Advanced Science 6, 2019, עמ' 1900344 doi: 10.1002/advs.201900344
- ^ New Center of Innovation at OIST, EurekAlert! (באנגלית)
- ^ World Economic Forum, What are the biggest healthcare shifts we’ll see in 2022? Here’s what health experts think, The European Sting - Critical News & Insights on European Politics, Economy, Foreign Affairs, Business & Technology - europeansting.com, 2022-01-18 (באנגלית)
- ^ ביו-קונברג'נס באתר רשות החדשנות
- ^ יוסי הטוני, מהם תחומי העדיפות הלאומיים במדע וטכנולוגיה של ישראל? -, באתר אנשים ומחשבים - פורטל חדשות היי-טק, מיחשוב, טלקום, טכנולוגיות, 2022-09-04
- ^ וינרב, גלי (2022-05-10). "המדינה תשקיע כ-1.2 מיליארד שקל בטכנולוגיה עתידנית בשילוב ביולוגיה". Globes. נבדק ב-2023-07-27.