tomron87/hebrew-wikipedia-sentences-corpus huggingface dataset:
ב 3.6.2025 פורסם כי, לראשונה בהיסטוריה, תינוק שטופל באמצעות עריכת "די אנ איי" מבוססת CRISPR, שהוחדר לגופו של התינוק באמצעות ננו חלקיקים שומניים - שוחרר לביתו לאחר שככל הידוע, הפגם שהיה לו בגן יחיד - תוקן והוא לכאורה, בריא באופן מלא.
ננו-חלקיק שומני מוצק הוא בדרך כלל כדורית עם קוטר ממוצע של בין 10 ל-1,000 ננומטר.
ליבת הליפידים מיוצבת על ידי חומרים פעילי שטח (מתחלבים).
השומנים יכולים להיות מסוגים שונים למשל: טריגליצרידים, מונוגליצריד, חומצות שומן, סטרואידים, וכן שעווה.
נמצא כי שילוב של מתחלבים עשוי למנוע צבירת חלקיקים בצורה יעילה יותר.
פיתוח נו-חלקיקי שומנים מוצקים הוא אחד התחומים המתפתחים של ננוטכנולוגיית ליפידים עם מספר יישומים פוטנציאליים במתן תרופות, רפואה קלינית ומחקר, כמו גם בתחומים אחרים.
בשל תכונותיהם הייחודיות תלויות הגודל, חלקיקי השומנים השומניים מציעים אפשרות לפתח טיפולים חדשים.
היכולת לשלב תרופות בנשאי ננו מציגה אב-טיפוס חדש של העברת תרופות שיכולה להביא להשגת שיפור הזמינות הביולוגית ואספקת תרופות מבוקרת וספציפית לאתר המטרה.
SLN נחשבים גם כחלקיקים שלא מעוררים תגובה חיסונית קשה בשל ההרכב הדומה שלהם לשומנים הפיזיולוגים.
ננה אריאל (נולדה ב-14 ביוני 1985) היא מחברת, חוקרת בתחומי הרטוריקה, תרבות המילה והספר, ומדעי הלמידה, מוציאה לאור ומרצה ישראלית, חברת סגל בכירה בפקולטה למדעי הרוח באוניברסיטת תל אביב.
אריאל נולדה ברמת גן ב-14 ביוני 1985 לשלמה אריאל ורות קנר.
אחיה הוא המוזיקאי אבשלום אריאל.
סבהּ הוא האדריכל עמנואל קנר.
לה ולבן זוגה אורי יואלי בת.
בשנת 2006 יצרה יחד עם נעמי יואלי, גליה יואלי והדס קלדרון את המופע "דודה פרידה: המוזיאון", שזכה בפרס ההצגה הטובה ביותר בפסטיבל עכו באותה שנה והופיע בפסטיבלים בברלין ובהולנד.
היא השלימה לימודי קולנוע וספרות באוניברסיטת תל אביב בהצטיינות יתרה.
במהלך לימודיה פנתה למסלול מחקרי עצמאי בתחום הרטוריקה.
היא עשתה מסלול ישיר לדוקטורט ובמהלכו כתבה פרויקט מחקר על קלישאות.
בגיל 29 השלימה את עבודת הדוקטורט, שעסקה ברטוריקה של מניפסטים, בהנחיית פרופ' חנה נוה.
ב-2015 הייתה מקבלת התואר דוקטור הצעירה ביותר באוניברסיטת תל אביב בכל התחומים לשנה זו.
בשנים 2016–2017 הייתה עמיתת מחקר באוניברסיטת הרווארד בארצות הברית בחסות קרן פולברייט ו-Israel Institute.
במהלך שנה זו אצרה יחד עם החוקרת הטורקייה מינה אוזיורט קיליץ' תערוכה של ספרי הוצאת הוגארת' של וירג'יניה ולנארד וולף, במלאת מאה שנה להוצאה.
ב-2020 הייתה עמיתה במרכז Minducate למדעי הלמידה בבית ספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב, בהנחיית פרופ' רות עמוסי.
ב-2023 הייתה חוקרת ומרצה אורחת עם מלגת שאטובריאן בהמכון למדע המדינה פריז (Sciences Po).
מאז 2007 היא מלמדת באוניברסיטת תל אביב וזכתה בפרסי הצטיינות בהוראה.
הייתה מרצה אורחת במוסדות רבים, בין השאר בבית הספר לממשל באוניברסיטת הרווארד בארצות הברית.
אריאל פרסמה מאמרים בכתבי עת ובמגזינים מקומיים ובינלאומיים בתחומי רטוריקה, תרבות, שפה ולמידה.
מחקריה עסקו ברטוריקה מודרניסטית של חלוצי תרבות, במניפסטים, במגזינים קטנים ובתרבות דפוס.
היא עסקה במתח שבין מקוריות וחזרתיות ובאוטומטיזציה של השיח האנושי.
היא כתבה גם על בינה מלאכותית בהקשרים של שפה ולמידה, ועל תפקידן של קלישאות בהיסטוריה של הטכנולוגיה.
היא התמחתה בפיתוח שיטות למידה חדשות, באזורי המפגש בין תיאוריה ופרקטיקה, וכתבה על השפעתו של דיבור עצמי על תהליכי למידה.
ב-2021 יצרה את הגרסה העברית הרשמית לקורס המקוון (MOOC) "ללמוד איך ללמוד", המופיעה ב-קמפוס IL ונלמדת באופן נרחב על ידי פרטים ומוסדות בישראל.
הקורס עלה לגמר תחרות הלמידה הדיגיטלית של HIT ב-2022, וזכה בפרס חביב הקהל.
בתחום מדעי הרוח הדיגיטליים היא יצרה מהדורה דיגיטלית של כתב העת "המעורר" בעריכת י"ח ברנר, ויצרה יחד עם סטודנטים את "המדריך לכשלים בטיעון".
אריאל היא חברת דירקטוריון בארגון "דרך רוח" לקידום מדעי הרוח בישראל.
היא חברת קבוצת ADARR למחקר ברטוריקה, ארגומנטציה וחקר שיח.
היא הייתה שופטת בתחרות הסיפור הקצר בעיתון "הארץ" בשנת 2016, בפרס ברנר בשנת 2019, ובפרס חיים גורי בשנת 2022. היא חברת מערכת בכתב העת "גרנטה" בעברית ובסדרת "משא" למסות בעריכת לילך נתנאל.
בשנת 2020 פרסמה את "הספר הכי משעמם בעולם" – ספר לילדים ולמבוגרים ב-הוצאת אסיה, העוסק ברגש השעמום ומזמין את הקוראים לחוות אותו ולתהות על אודותיו.
הרקדנית והכוראוגרפית רננה רז עיבדה את הספר למופע מחול.
ב-2024 יצא לאור ספרה השני לילדים ולמבוגרים בהוצאת אסיה, "הסיפור המוזר והלא ייאמן של פסיק ונקודה".
אריאל הקימה יחד עם בן זוגה אורי יואלי את "דפוס בית" – הוצאה לאור ובית מלאכה זעיר לספרים.
ההוצאה פועלת מדירתם בתל אביב החל מקיץ 2019. אריאל ויואלי מייצרים את הספרונים בתפירה ידנית, במהדורות קטנות וממוספרות.
מהדורת הספר המוארת של "הנפש הסולארית", שבה הספר מפיק אור, היא זוכת פרס העיצוב "תריסר ספרים".
מניפסטים: כתבים של אי-נחת על סף המאה העשרים ואחת, הוצאת אוניברסיטת בר-אילן, סדרת אופקי מחקר, 2018
סדר הדברים, דפוס בית, 2019
הספר הכי משעמם בעולם, הוצאת אסיה, 2020
המעורר – הרפתקת דפוס (עורכת, יחד עם מורן פרי), מנגד, 2021
ננה אריאל, מה זה להיות רהוט, או איך לרוץ.
ננה אריאל, קילטרטן: כתב-עת חד-פעמי – על מגזינים קיקיוניים ומהלכים מודרניסטיים.
ננו-אקס אימג'ינג בע"מ היא חברה ציבורית ישראלית העוסקת בפיתוח מכשור לדימות רפואי.
החברה הוקמה בדצמבר 2018, אחת ממקבץ של חברות הזנק שהוקמו על ידי רן פוליאקין בנווה אילן.
החברה מפתחת מכשור דימות רפואי מבוסס קרני רנטגן המיוצרות באמצעות רכיב ננואלקטרוני.
לפי החברה, מוצריה זולים יחסית למוצרים דומים, ובכך מאפשרים נגישות גבוהה יותר לשירות זה.
עם זאת, אף מוצר עוד לא הוצע למכירה.
מודל ההכנסות של החברה הוא MSaaS - סריקה רפואית כשירות, כלומר תשלום עבור כל שימוש במוצרי החברה במקום רכישה של ציוד יקר.
מנכ"ל ויו"ר החברה מאז היווסדה היה רן פוליאקין.
בינואר 2022 החליף אותו ארז מלצר כמנכ"ל החברה, ופוליאקין המשיך בתפקידו כיו"ר.
בפברואר 2020 חתמה החברה על הסכם לשיתוף פעולה עם חברת USARAD האמריקאית, העוסקת בשירותי פענוח של בדיקות רדיולוגיות, לפריסה של 3,000 מכשירים מתוצרת ננו-אקס ברחבי ארצות הברית, שלהם יינתנו שירותי פענוח על ידי מומחי USARAD.
באוגוסט 2021 רכשה ננו-אקס את USARAD תמורת 7.3 מיליון דולר במזומן ו-12.9 מיליון דולר במניות של ננו-אקס, בתוספת מותנית בעמידה ביעדים שלי שני מיליון דולר במזומן ושמונה מיליון דולר במניות.
הטכנולוגיה אשר בבסיסה מפותח המוצר ייחודית לחברה ומתבססת על מכשיר רנטגן בעל מקורות קרינה מרובים.
באפריל 2021 קיבלה החברה 'clearance' (ולא אישור) מה-FDA למכשיר רנטגן בעל מקור קרינה יחיד שפיתחה.
באוגוסט 2021 רכשה החברה את חברת "זברה מדיקל ויז'ן" משפיים, שפיתחה תוכנה לניתוח בדיקות שלהן תוצאות ויזואליות, כגון צילום רנטגן, בדיקת CT ובדיקת MRI.
הרכישה נעשתה תמורת 100 מיליון דולר במניות של ננו-אקס ו-100 מיליון דולר נוספים מותנים בעמידה ביעדים.
שם החברה הנרכשת שונה ל"ננו-אקס איי איי בע"מ" (Nano-X AI).
באוקטובר 2021 חנכה החבר מפעל לייצור רכיבי MEMS בקוריאה הדרומית.
במאי 2023 קיבלה החברה אישור של ה-FDA לשיווק מכשיר רנטגן בעל מקורות קרינה מרובים Nanox.ARC מתוצרתה ולתשתית הענן Nanox.CLOUD.
בשנת 2019 גייסה החברה חמישה מיליון דולר מחברת SK טלקום.
בינואר 2020 גייסה החברה, בהובלת חברת פוקסקון, 26 מיליון דולר.
ביוני 2020 גויסו עוד 20 מיליון דולר מחברת SK טלקום, שהפכה למשקיעה עיקרית בננו-אקס.
ביולי 2020 השלימה החברה גיוס של 110 מיליון דולר.
באוגוסט 2020 גייסה החברה 165 מיליון דולר בהנפקת מניותיה בבורסת נאסד"ק.
בספטמבר 2020, זמן קצר לאחר הפיכת החברה לציבורית, הניוזלטר טען שננוקס היא הונאה מוחלטת והעניק לחברה מחיר יעד של 0 דולר.
עוד הוסיפו האנליסטים של סיטרון כי שוק ההדמיה הרפואית נשלט על ידי חברות ענק כמו ג'נרל אלקטריק שמוציאות מדי שנה מיליארדי דולרים על הוצאות מחקר ופיתוח ואין כל היתכנות כי ננוקס הצליחה לפתח מכונה טובה יותר בסכום של 7.5 מיליון דולר בלבד.
כשבוע לאחר פרסום המחקר של סיטרון, גוף המחקר הפיננסי מאדי ווטרס הודיע כי הוא פתח פוזיציית שורט על מניית החברה, וטען שננוקס מנסה לייצר מצג שווא כי יש לה שיתוף פעולה עם בית החולים הדסה עין כרם אך מבדיקה שערכו הדסה לא הסכימו לאשר זאת.
המשקיעים הגיבו בפאניקה ומניית החברה ירדה משיא של 64 דולר למניה ל-28 דולר למניה.
באוקטובר 2020 הנהלת החברה הגיבה לטענות והודיעה על הצגת הטכנולוגיה שפיתחו במהלך כנס בשיקגו בדצמבר 2020, המניה הגיבה בעלייה של 40 אחוז והגיעה לשיא של כמאה דולר למניה בינואר 2021. מאז ירד שערה בהדרגה עד לשפל של 8 דולר למניה במאי 2022.
בנובמבר 2021 הוועדה לניירות ערך ולבורסות (SEC) הודיעה על פתיחת חקירה בחשד לעבירה על חוקי ניירות ערך ולהונאת משקיעים.
הרשות ביקשה מננוקס מסמכים הנוגעים לעלויות פיתוח אבות-הטיפוס של מכשיר הרנטגן של החברה ועל העלויות הכרוכות במסחור הטכנולוגיה באופן המוני זאת במטרה לבדוק האם להצהרותיה בדבר טכנולוגיית רנטגן פורצת דרך יש כיסוי ממשי.
במאי 2022 הודיע מנכ"ל החברה כי בהתאם לדרישת ה-SEC הועברו מסמכים המעידים על הטכנולוגיה של החברה.
עוד הוסיף כי החברה הגישה בקשה לאישור המוצר המוגמר וממתינה לאישור הFDA.
ננה דורז'לה הוא כדורגלן מאלי המשחק בעמדת החלוץ בקבוצת פנרבחצ'ה ובנבחרת מאלי.
ב-4 בינואר 2021 חתם דורז'לה ברד בול זלצבורג מהבונדסליגה האוסטרית.
הוא חתם על חוזה עד ל-31 במאי 2025, והחל לשחק בליפרינג, קבוצת המילואים של המועדון.
ב-27 בינואר 2022 הושאל דורז'לה למשך עונה אחת לריד מהבונדסליגה האוסטרית.
במשך תקופת ההשאלה ערך דורז'לה 14 הופעות ליגה והבקיע שני שערים.
ב-19 באוגוסט 2025 חתם בפנרבחצ'ה תמורת 18 מיליון אירו.
ב-25 במרץ 2022 ערך דורז'לה את הופעת הבכורה שלו בנבחרת מאלי, בהפסד 0–1 לנבחרת תוניסיה במסגרת מוקדמות מונדיאל 2022.
ננדלאל בוסה (בבנגלית: নন্দলাল বসু; ) היה אחד מחלוצי ה המודרנית.
תלמידו של אבנינדרנת טאגור, בוסה היה ידוע ב"סגנון הציור ההודי" שלו.
הוא הפך למנהל של "" בסנטיניקטן בשנת 1921. הוא הושפע מ ומציורי הקיר של אג'אנטה; יצירותיו הקלאסיות כוללות ציורים של סצנות ממיתולוגיות הודיות, נשים וחיי כפר.
כיום, מבקרים רבים רואים בציוריו את הציורים המודרניים החשובים ביותר של הודו.
בשנת 1976, הסקר הארכאולוגי של הודו, מחלקת התרבות, ממשלת הודו הכריז על יצירותיו בין "תשעת האמנים" שעבודותיהם, "שאינן עתיקות", אמורות להיחשב מעתה "כאוצרות אמנות, בהתחשב בערכן האמנותי והאסתטי".
הוא קיבל את העבודה לאייר את חוקת הודו.
ננדלאל בוסה נולד ב-3 בדצמבר 1882 במשפחה בנגלית מהמעמד הבינוני ב, ב שבמדינת ביהר.
המשפחה הגיעה במקור מ, שבמערב בנגל.
אביו, פורנה צ'נדרה בוסה, עבד באותה תקופה עבור הראג'ה של דרבהאנגה.
אמו קהטראמוני דווי הייתה עקרת בית בעלת מיומנות באלתור צעצועים ובובות לננדלאל הצעיר.
היא נפטרה כשננדלאל היה בן 8. מימיו הראשונים החל ננדלאל להתעניין בעיצוב דמויות ומאוחר יותר, לקשט את ה.
בשנת 1898, בגיל חמש עשרה, עבר ננדלאל בוסה לקלקוטה לצורך לימודיו בבית הספר התיכון בבית הספר המרכזי, הכולל מכללה (Central Collegiate School).
לאחר שצלח את הבחינות בשנת 1902, הוא המשיך את לימודיו בקולג' באותו מוסד.
ביוני 1903 התחתן עם סודהיראדווי, בתו של חבר משפחה.
ננדאלאל רצה ללמוד אמנות, אבל הוא לא קיבל אישור ממשפחתו.
משלא הצליח לקבל קידום בקולג', עבר ננדלאל למכללות אחרות, והצטרף למכללת הנשיאות (Presidency College) ב-1905 כדי ללמוד מסחר.
לאחר כישלונות חוזרים ונשנים, הוא שכנע את משפחתו לתת לו ללמוד אמנות בבית הספר לאמנות של קלקוטה.
כאמן צעיר, ננדלאל בוסה הושפע עמוקות מציורי הקיר של מערות אג'אנטה.
הוא הפך לחלק מחוג בינלאומי של אמנים וסופרים המבקשים להחיות את התרבות ההודית הקלאסית; חוג שכבר כלל את אוקאקורה קאקוזו, ויליאם רוטנשטיין, , , , אבנינדרנת טאגור, והפסלים המודרניסטים החשובים בלונדון אריק גיל ויעקב אפשטיין.
לציון האירוע בשנת 1930 של מעצרו של מהאטמה גנדי בשל מחאה על המס הבריטי על מלח, בוסה יצר הדפס שחור על גבי לבן של גנדי הולך עם מטה.
זה הפך לדימוי האייקוני של התנועה ללא אלימות.
כישרונו וסגנונו המקורי הוכרו על ידי אמנים ומבקרי אמנות כמו ו.
אוהבי אמנות אלה הרגישו שביקורת אובייקטיבית נחוצה לפיתוח הציור וייסדו את .
הוא הפך למנהל הקאלה בהוואנה (המכללה לאמנויות) באוניברסיטת סנטיניקטן הבינלאומית של רבינדרנת טאגור ב-1921.
הוא התבקש גם על ידי ג'ווהרלל נהרו לשרטט את הסמלים לפרסים של ממשלת הודו, כולל בהרט רטנה ועיטור פאדמה שרי.
יחד עם תלמידו לקח ננדלאל בוסה על עצמו את המשימה של ייפוי/קישוט כתב היד המקורי של חוקת הודו.
הוא מת ב-16 באפריל 1966 בסנטיניקטן מסיבות טבעיות.
הגלריה הלאומית לאמנות מודרנית בדלהי אוצרת 7,000 מיצירותיו באוסף שלה, כולל בשחור-לבן משנת 1930 של צעדת המלח המתאר את מהאטמה גנדי, וקבוצה של שבע פוסטרים שעשה מאוחר יותר לבקשת מהאטמה גנדי עבור מושב של הקונגרס הלאומי ההודי ב-1938.
בהקדמה לקטלוג כריסטי'ס כתב היסטוריון האמנות ההודי :
ננדלאל בוסה שהותיר חותם גדול על האמנות ההודית, היה המקבל הראשון של מלגה שהציעה החברה ההודית לאמנות אורינטלית, שנוסדה ב-1907.
בשנת 1954, הוא הפך לאמן הראשון שנבחר לעמית באקדמיית לאליט קאלה, האקדמיה הלאומית לאמנות של הודו.
בשנת 1954, זכה ננדלאל בוסה בפרס .
בשנת 1957, העניקה לו אוניברסיטת קלקוטה דוקטור לספרות לשם כבוד.
כיבדה אותו בכך שהעניקה לו את התואר "דשיקוטאמה".
האקדמיה לאמנויות יפות בקלקוטה כיבדה את ננדלאל בוסה במדליית יובל הכסף.
מדליית שנת המאה להולדת רבינדרנת טאגור הוענקה לננדלאל בוסה בשנת 1965 על ידי החברה האסיאתית של בנגל.
אצ'ריה ננדלאל, סרט תיעודי הודי על האמן הוכן על ידי הבמאי ההודי בשנת 1984.
ננו-צינורית פחמן היא ננו-צינורית עשויה פחמן טהור, המהווה מולקולה בודדת.
עובי הצינורית נמדד בננומטרים, ואורכה יכול להגיע אף למילימטרים אחדים, כלומר פי מיליון מעובייה.
הצינורית מופיעה כתוצר לוואי של תהליכי ייצור תעשייתיים או נוצרת בידי אדם באופן מכוון.
קיימים שני סוגי צינוריות: ננו-צינורית פחמן חד-מעטפתית (Single Wall Carbon Nanotube, SWCNT) וננו-צינורית פחמן רב-מעטפתית (Multiple Wall Carbon Nanotube, MWCNT).
ננו-צינורית פחמן היא ננו-חומר, כלומר מבנה חומרי זעיר ביותר המשמש בתעשיית הטכנולוגיה הזעירה (ננוטכנולוגיה).
צינורית חד-מעטפתית יכולה להגיע לכל היותר לעובי של ננומטר בודד, כלומר מיליונית המילימטר, או אחד חלקי חמישים-אלף מעוביה של שערה, ואם תהיה עבה מכך, היא תקרוס או תיסתם.
לעומת זאת, צינורית רב-מעטפתית עשויה להגיע לרוחב של עשרות ננומטרים, תוך שמירה על יציבותה ומעבר פתוח דרכה.
צינוריות מסוג זה נוצרות תוך כדי תהליכים תעשייתיים.
צילומי צינוריות כאלו נתגלו כבר בשנות החמישים, אך פרצו לתודעה רק בשנת 1991.
אפשר לייצר בתהליך כימי ננו-צינוריות אי-אורגניות שאינן מבוססות על פחמן, אלא על יסוד אחר כדוגמת טונגסטן וגופרית.
אך מכיוון שהצינוריות עשויות הפחמן הן הרווחות כיום הן בתעשייה והן במחקר, השם "ננו-צינוריות" ללא ציון החומר ממנו הן עשויות מתייחס לרוב לצינוריות עשויות פחמן, וכך גם ראשי התיבות SWNT (ננו-צינורית חד-מעטפתית) ו-MWNT (ננו-צינורית רב-מעטפתית) מתייחסים על פי רוב לצינוריות פחמן.
צינורית זעירה חד מעטפתית SWCNT
השם "ננו צינורית פחמן" מתאר בדרך כלל מבנה צינורי בעל מעטפת יחידה (Single Wall Carbon Nanotube).
בדומה לגְרַפֶן (יריעה בודדת של גרפיט) ולפֿוּלֶרֶן, הננו-צינורית מורכבת מאטומי פחמן בלבד, שיוצרים רשת של טבעות באמצעות הקשרים הכימיים ביניהם; ובדומה לגרפן ולגרפיט, כל הטבעות בננו-צינורית הן טבעות משושות.
בעוד לגרפן צורה מישורית, ולפולרן צורה כדורית, הננו-צינורית היא אַלוטרופּ בעל צורה גלילית.
ניתן בקירוב טוב לתאר צינורית זו כמקטע של יריעת סריג משושה מישורי דו-ממדי, המגולגל לאורך אחד מקווי סימטריית סריגי בראבה שלו, ובכך יוצר סליל של משושים המתחברים זה לזה במדויק, ומתקבל צינור חלול של יריעה המשכית ללא תפר.
חלק מהצינוריות סגורות בשני קצותיהן במבנה כיפתי בעל צורת חצי כדור.
קיימות צינוריות רב מעטפתיות העשויות צינור בתוך צינור, בדומה לטבעות העצים.
כל צינור בפני עצמו בנוי כמו הננו-צינורית החד-מעטפתית, ובין מעטפת למעטפת קיימים קשרי ואן דר ואלס, המחזקים את המבנה הרב מעטפתי.
הצינוריות מפגינות חוזק יוצא דופן, תכונות חשמליות ייחודיות ומוליכות חום גבוהה.
תכונות אלה הופכות אותן לבעלות פוטנציאל רב לשימוש בתחומים מגוונים, כמו ננוטכנולוגיה, אלקטרוניקה, אופטיקה והנדסת חומרים.
בשל המבנה שלהן, הן משמשות כקצה החוד של מיקרוסקופ מנהור סורק, על מנת להבטיח שלחוד לא יהיה יותר מקצה אחד.
ננו-צינוריות מורכבות מאטומי פחמן בלבד, הקשורים זה לזה בהכלאת מסלולי אלקטרון sp², חישוב היברדיזציה אורביטלית לפיו שלושת האלקטרונים מרמה 2 נמצאים במישור אחד ובזווית של 120 מעלות זה מזה, כלומר שליש עיגול, שהיא הזווית של משושה.
מבנה זה יוצר קשר חזק במיוחד בדומה למבנה הקשרים בין הפחמנים בגרפיט, החזק יותר מהכלאת מסלולי sp³ המאפיינים יהלומים.
ננו-צינורית פחמן אידיאלית (בעלת אורך אינסופי) ניתנת לתיאור כסריג של משושים משוכללים על משטח גלילי, שהקודקודים בו הם אטומי פחמן.
ייתכנו כמה קיפולים של יריעת גרפן לצינורית:
"כורסא" (armchair), כאשר המסלול על היקף הגליל עובר 2 צעדים של 60° ימינה ואחר כך שני צעדים שמאלה לסירוגין, כך שאלכסון המשושים מופנה לכיוון ההיקף.
"זיגזג" - כאשר המסלול על היקף הגליל עובר מקודקוד לקודקוד בזווית 60° ימינה ושמאלה לסירוגין, כלומר כאשר אלכסון המשושים פונה לכיוון ציר האורך של הצינורית.
בשנת 1976 זיהה מורינוֹבּוּ אֶנדוֹ מהמרכז הלאומי למחקר מדעי בצרפת (CNRS) צינורות חלולים זעירים כגלילי גרפיט חד מעטפתיים, ופיתח תהליך לייצורם באמצעות פאזת אדים (VPCF - Vapor Phase Carbon Fiber).
תהליך זה מכונה כיום על שמו תהליך אֶנדוֹ, אך סבורים שהתהליך המקורי שגילה הפיק דווקא צינוריות רב-מעטפתיות ולא חד-מעטפתיות.
התהליך שהוא החל לפתח משמש באופן בסיסי, יחד עם שכלולים, לייצור המוני של צינוריות רב-מעטפתיות בימינו.
שלוש שנים מאוחר יותר, בשנת 1979, בכנס הדו-שנתי ה-14 של אוניברסיטת פנסילבניה בעניין פחמן, הציג ג'ון אברמסון ראיות לקיומם של סיבי פחמן זעירים בצורת צינוריות, הנוצרים בקשת חשמלית.
אברמסון אפיין את הצינוריות ושיער שניתן לייצרן בסביבת חנקן בלא צורך בלחץ גבוה.
בשנת 1981 פרסם צוות חוקרים סובייטיים תוצאות מחקר עם אפיון כימי ומבני של צינוריות פחמן, הנוצרות מפחמן חד-חמצני בתהליך תרמו-קטליטי פרופורציונלי, כלומר בחימום כמות מדויקת של החומר היסודי בסביבה של חומרים מעוררים.
הצינוריות הוצגו בתצלומי מיקרוסקופ אלקטרונים חודר TEM ובניתוח שבירת קרני רנטגן XRD.
החוקרים תיארו צינוריות רב שכבתיות שהתגבשו על ידי גלגולם של שכבות גרפן זה על זה לגלילים.
הם הציגו שתי אפשרויות למבנה המשושים בשכבות הגרפן: סידור גלילי מדורג הדומה לכורסה (ננוטיוב כורסה) וסידור סלילי מתפתל ספירלי (ננוטיוב כיראלי).
טננט מחברת Hyperion Catalysis מארצות הברית פטנט אמריקאי לייצור "סיבי פחמן גלילי" בעלי "קוטר קבוע של בין כ-3.5 ל 70 ננומטר, באורך 102 פעמים הקוטר, ואת האזור החיצוני של מספר רב של שכבות מתמשכות של אטומי פחמן מסודרים וליבה פנימית נפרדת ...".
הפרסום הגדול והפריצה הניכרת בתחום החלה עם פרסום המאמר של מחברת NEC בשנת 1991. במאמר תיאר את סוגי הצינוריות, את המבנה שלהם, ואת המגבלות והיכולות של כל סוג.
למאמר הייתה חשיפה נרחבת, ובעקבותיו הגיע פרץ של מחקר, פיתוחים וחידושים נוספים, ומאמרי המשך.
רבים מחשיבים את איג'ימה לממציא השיטה ומגלה התופעה.
צמד חוקרים, ולדימיר קוזניצב ומרק מרטיו, התחקו אחר השתלשלות תולדות הגילויים והמחקרים בעניין הננו-צינוריות והעמידו דברים על דיוקם במאמר מערכת בכתב העת "פחמן" משנת 2006.
ננו-מבנה הוא עצם בקנה מידה, שגדול יותר ממבנים מולקולריים, אך קטן יותר ממבנים מיקרוסקופיים (שהם בגודל של כמיקרומטר).
בתיאור ננו-מבנים מבחינים בין מספר הממדים ברמה הננומטרית:
ננו-משטח (Nanotextured surface) – משטח בעל ממד אחד ברמה הננומטרית; כלומר, עובי פני השטח של עצם כלשהו עשוי להימצא בין 0.1 ל-100 ננומטר (nm).
ננו-צינורית (Nanotube) – עצם בעל שני ממדים ברמה הננומטרית.
קוטרו של ננו-צינור נמצא בטווח של 0.1 ל-100 ננומטר, אך אורכו עשוי להיות גדול הרבה יותר.
ננו-חלקיק או נקודה קוונטית – מבנה כדורי, בעל שלושה ממדים בקנה המידה הננומטרי.
לעיתים קרובות משתמשים במונח "ננו-מבנה" לתיאור טכנולוגיות מגנטיות זעירות.
ננו-רפואה הוא תחום העוסק ביישום רפואי של ננוטכנולוגיה.
זהו היישום הרפואי של ננוטכנולוגיה.
ננו-רפואה נעה בין יישומים רפואיים של ננו-חומרים והתקנים ביולוגיים ועד חיישנים ביולוגיים ננו-אלקטרוניים, ויישומים עתידיים אפשריים של ננו-טכנולוגיה מולקולרית כגון מכונות מולקולריות.
הבעיות הנוכחיות של ננו-רפואה כוללות הבנת הנושאים הקשורים לננו-טוקסיקולוגיה והשפעה סביבתית של חומרים ננו-מטריים (חומרים שהמבנה שלהם הוא בקנה מידה של ננומטר).
פיתוחים של ננו-רפואה משמשים כיום בטיפול במחלת הסרטן, מחלת כליות, רפואת שיניים, טרשת עורקים, קרישי דם ועוד.
ננו-רפואה משמשת לאבחון מחלות, טיפול ומניעה תוך שימוש בהתקנים המבוססים על חלקיקים זעירים בקנה מידה ננומטרי, המורכבים מחומרים סינתטיים וביולוגיים.
המטרה היא כי בעתיד, התקנים אלו יהיו מסוגלים לזהות ולחדור ספציפית לתוך רקמות ותאים פגועים, לצלם אותם, לשחרר לתוכם תרופות או להשמיד אותם בעת הצורך.
בדצמבר 1959 הרצה חתן פרס נובל לפיזיקה, ריצ'רד פיינמן, הרצאה בשם "יש שפע מקום בתחתית" בפני החברה האמריקאית לפיזיקה.
בהרצאה זו ציין מספר יישומים אפשריים ליכולת לשלוט על אטומים בודדים.
בין היתר, הוצעה בניית ננו-מכונות שיוכלו לסדר אטומים כרצונן.
באותה ההרצאה הוא דיבר גם על הרעיון של "לבלוע את הדוקטור", בהתייחסו לננו-תרופות.
ייתכן ואתגרים העומדים בפני הרפואה המודרנית יוכלו להיפתר בעזרת פיתוח הננו-רפואה.
לדוגמה, פיתוח אמצעים חכמים לשיגור תרופות אשר יאפשרו התבייתות ספציפית על תא המטרה ומתן תרופות במינון מדויק יותר.
באמצעים אלו ניתן יהיה למנוע תופעות לוואי הנגרמות כתוצאה משימוש בתרופות הקיימות כיום.
בנוסף, ניתן יהיה לפתח שיטות אבחון רגישות שיוכלו לשמש לגילוי מוקדם של מצבים פתולוגיים וכן לשפור פרוגנוזה של חולים.
תחום נוסף הוא פיתוח כלים לטיפול ברמה התאית, כגון תיקון גנים פגומים וכן קידום רפואה מותאמת אישית.
ניתן להוסיף פונקציות לננו-חומרים על-ידי מציאת ממשק עם מולקולות או מבנים ביולוגיים.
גודלם של ננו-חומרים דומה לזה של רוב המולקולות והמבנים הביולוגיים; לכן, ננו-חומרים יכולים להיות שימושיים עבור מחקר ביו-רפואי ויישומים in vivo ו-in vitro.
עד כה, השילוב של ננו-חומרים עם ביולוגיה הוביל לפיתוח מכשירי אבחון, חומרי ניגוד, כלים אנליטיים, יישומי פיזיותרפיה ואמצעים להעברת תרופות.
שימוש זה במערכות מתן תרופות הוצע לראשונה על ידי גרגורי גרגוריאדיס בשנת 1974, אשר תיאר ליפוזומים כמערכת מתן תרופות לכימותרפיה.
צריכת התרופות הכוללת ותופעות הלוואי עשויות להיות מופחתות באופן משמעותי על ידי הפקדת התרופה הפעילה באזור החולה בלבד וללא מינון גבוה מהנדרש.
מתן תרופות ממוקד נועד להפחית את תופעות הלוואי של תרופות במקביל לירידה בהוצאות הצריכה והטיפול.
בנוסף, אספקת תרופות ממוקדת מפחיתה את תופעות הלוואי של תרופות גולמיות או טבעיות על ידי מזעור חשיפה לא רצויה לתאים בריאים.
מתן תרופות מתמקד במקסום הזמינות הביולוגית הן במקומות ספציפיים בגוף והן לאורך תקופה.
זה יכול להיות מושגת על ידי מיקוד מולקולרי על ידי מכשירים מהונדסים ננו.
היתרון של שימוש בקנה מידה ננומטרי עבור טכנולוגיות רפואיות הוא שמכשירים קטנים יותר פולשניים פחות וייתכן שניתן להשתיל אותם בתוך הגוף, בנוסף זמני התגובה הביוכימיים קצרים בהרבה.
מכשירים אלה מהירים ורגישים יותר מאשר מתן תרופות טיפוסיות.
היעילות של אספקת תרופות באמצעות ננו-רפואה מבוססת במידה רבה על אנקפסולציה יעילה של התרופות, אספקה מוצלחת של התרופה לאזור היעד של הגוף, ושחרור מוצלח של התרופה למקום היעד.
שימוש זה במערכות למתן תרופות הוצע לראשונה על ידי הננוטכנולוגיה סיפקה את האפשרות לספק תרופות לתאים ספציפיים באמצעות ננו-חלקיקים.
היעילות של אספקת תרופות באמצעות ננו-רפואה מבוססת במידה רבה על:מספר גורמים:
אספקה מוצלחת של התרופה לאזור היעד של הגוף
שחרור מוצלח של התרופה באזור היעד
צריכת התרופות הכוללת ותופעות הלוואי עשויות להיות מופחתות באופן משמעותי על ידי שיגור התרופה הפעילה באזור החולה בלבד, וללא מינון גבוה מהנדרש.
אספקת תרופות ממוקדת מפחיתה את תופעות הלוואי של תרופות גולמיות או טבעיות על ידי מזעור חשיפה לא רצויה על ידי תאים בריאים.
היעילות של אספקת תרופות באמצעות ננו-רפואה מבוססת במידה רבה על: א) אנקפסולציה יעילה של התרופות, ב) אספקה מוצלחת של התרופה לאזור היעד של הגוף, ו-ג) שחרור מוצלח של הת
כיום מתקיים מחקר שמטרתו יצירת התקני-ננו שיוכלו לזהות גידול סרטני בשלביו המוקדמים, לפני שהוא מתפתח ומהווה סכנה ממשית, לסמן את מיקום הגידול ולשגר לאזור תרופות אנטי-סרטניות ממוקדות שיהיו מיועדות רק לתאים הסרטניים.
בזכות גודלם המזערי של התקנים אלו, הם יוכלו לצאת ולהיכנס בקלות לרוב התאים וכלי הדם, אך עדיין יוכלו להכיל אלפי מולקולות שישוגרו לאזור המטרה.
ננו-רפואה שואפת לספק מערך רב-ערך של כלי מחקר ומכשירים שימושיים קלינית בעתיד הקרוב.
היוזמה הלאומית לננוטכנולוגיה מצפה ליישומים מסחריים חדשים בתעשיית התרופות שעשויים לכלול מערכות אספקת תרופות מתקדמות, טיפולים חדשים והדמיה in vivo.
מחקר ננו-רפואה מקבל מימון מתוכנית הקרן הלאומית של המכון הלאומי לבריאות של ארצות הברית, התומך בארבעה מרכזי פיתוח ננו-רפואה.
המטרה של מימון צורה חדש זו של מדע, היא להמשיך ולפתח את המנגנונים הביולוגיים, הביוכימיים והביופיזיים של רקמות חיות.
יותר חברות רפואיות ותרופות נעשות כיום מעורבות במחקר ננו-רפואי ובתרופות.
אלה כוללים את חברת בריסטול-מאיירס סקוויב, המתמקדת במערכות אספקת תרופות לאימונולוגיה ומחלות פיברוטיות; חברת מודרנה הידועה בפיתוח החיסון כנגד ה-COVID-19 ובפיתוח טיפולי mRNA; וחברת ננוביקס המתמקדת בתרופות נגד סרטן וכיום יש לה תרופה בבדיקה המגבירה את השפעת הקרינה על תאים ממוקדים.
חברות נוספות כוללות את חברת ג'נרשן ביו , המתמחה ברפואה גנטית ופיתחה את הננו-חלקיק השומני הממוקד לתאים, ואת ג'אז פרמצאוטיקל , שפיתחה את התרופה , המטפלת בלוקמיה מיאלואידית חריפה, ומתרכזת בסרטן ובמדעי המוח.
סיטיבה היא חברה המתמחה בייצור מערכות אספקה לתרופות גנומיות שאינן ויראליות, לרבות חיסוני mRNA, וטיפולים אחרים המשתמשים בחומצות-גרעין וחברת רציופרם הידועה בייצור התרופה פזניר המיועדת לסוגי סרטן שונים, וחברת פאסירהמתמחה בטיפול בכאב וידועה בייצור זילרטה לכאבי ברכיים, אוסטיאוארתריטיס, הטיפול הראשון ללא אופיואידים.
תחומים נוספים בהם הננו-רפואה תוכל לתרום בהקשר מחלת הסרטן:
אבחון והדמיה – שיפור היכולת להביט על הסרטן ברמה של תא בודד על ידי אמצעי דימות מזעריים.
גילוי מוקדם – פיתוח כלים ננו-מטריים לאיסוף מידע אודות סמנים ביולוגיים רבים הקשורים לסרטן, כגון חלבונים שרמת ביטוים עלולה להוות חשד להתפתחות גידול סרטני.
שיגור תרופות ננו-חלקיקים , ליפוזומים ודנדרימרים הם כמה ננו-חומרים שנחקרים לשימוש בננו-רפואה.
בעשורים האחרונים, מחלות כרוניות הנגרמות כתוצאה מחיידקים, הופכות לתופעה גלובלית.
הטיפול במחלת הסלמונלוזיס כרונית הנגרמת על ידי חיידק הסלמונלה מסובך וכולל מתן תרופות במינון גבוה לתקופה ממושכת.
הטיפול קשה מכיוון שבמחלה כרונית, החיידק חומק ממערכת החיסון, בין השאר על ידי יצירת סביבת מחיה תוך תאית מיוחדת.
ייתכן וננו-רפואה תוכל לסייע בריפוי מחלות אלה על ידי שחרור הדרגתי של תרופה בגוף, הגברת מסיסות התרופה והגברת יעילותה.
ההפצה היעילה תתאפשר בזכות ננו-נשא של תרופה שיביא אותה לאיבר המטרה, כמו כבד או טחול, הנשא יכול להיות ליפיד או מולקולה טעונה במטענים חשמליים כגון
דוגמה נוספת היא קרם שפותח כנגד החיידק Staphylococcus aureus העמיד לסוגים רבים של אנטיביוטיקה וגורם למורסות בעור.
הקרם עשוי מננו-חלקיקים הנושאים ומשחררים לאזור הנגוע חנקן חמצני, שקוטל את החיידק.
ננו-חלקיקים נמצאים במחקר על הפוטנציאל שלהם להפחית עמידות לאנטיביוטיקה או לשימושים אנטי-מיקרוביאליים שונים.
ננו-חלקיקים עשויים לשמש גם כדי לעקוף מנגנוני עמידות מול תרופות (MDR).
הדמיה In vivo היא תחום נוסף שבו כלים והתקנים מפותחים.
שימוש בחומרי ניגוד המבוססים על ננו-חלקיקים, למטרות שיטות איבחון כגון, אולטרסאונד ו-MRI יש פיזור טוב יותר וניגודיות משופרת.
בהדמיה קרדיווסקולרית, לננו-חלקיקים יש פוטנציאל לסייע בהדמיה של איסוף דם, איסכמיה, אנגיוגנזה, טרשת עורקים ואזורים מוקדיים שבהם קיימת דלקת.
הגודל הקטן של ננו-חלקיקים מקנה להם תכונות שעשויות להיות שימושיות מאוד באונקולוגיה, במיוחד בהדמיה.
מוקדים קוונטיים (ננו-חלקיקים בעלי תכונות כליאה קוונטיות, כגון פליטת אור הניתנת לכוונון גודל), כאשר משתמשים בשילוב עם MRI (הדמיית תהודה מגנטית), יכולות לייצר תמונות יוצאות דופן של אתרי הגידול.
ננו-חלקיקים של קדמיום סלניד (נקודות קוונטיות) זוהרים כאשר הם נחשפים לאור אולטרה סגול.
כאשר הם מוזרקים, הם מחלחלים לתוך גידולי סרטן.
והמנתח יכול לראות כך את הגידול הזוהר, ולהשתמש בו כמדריך להסרת גידול מדויקת יותר.
ננו-חלקיקים אלו בהירים בהרבה מצבעים אורגניים וצריכים רק מקור אור אחד להפעלה.
משמעות הדבר היא שהשימוש בנקודות קוונטיות פלואורסצנטיות יכול לייצר תמונת ניגודיות גבוהה יותר ובעלות נמוכה יותר מהצבעים האורגניים המשמשים כחומרי ניגוד כיום.
החיסרון, לעומת זאת, הוא שנקודות קוונטיות עשויות בדרך כלל מיסודות רעילים למדי, אך חשש זה עשוי להיות מטופל על ידי שימוש בחומרים פלואורסצנטיים, חומרים שנוספו ליצירת הקרינה.
מעקב אחר תנועה יכול לעזור לקבוע עד כמה תרופות מופצות או כיצד חומרים עוברים חילוף חומרים.
קשה לעקוב אחר קבוצה קטנה של תאים בכל הגוף, ולכן מדענים נהגו לצבוע את התאים.
צבעים אלה היו צריכים להיות מעוררים באור באורך גל מסוים כדי שיאירו.
בעוד שצבעים שונים סופגים תדרים שונים של אור, היה צורך במקורות אור רבים כמו תאים.
דרך לעקוף בעיה זו היא עם תגיות זוהרות.
תגים אלו הם נקודות קוונטיות המחוברות לחלבונים שחודרים לקרום התא.
בניגוד לדיאליזה, הפועלת על העיקרון של דיפוזיה התלויה בגודל של מומסים ואולטרה סינון של נוזל על פני קרום חדיר למחצה, הטיהור באמצעות ננו-חלקיקים מאפשר מיקוד ספציפי של חומרים.
בנוסף, ניתן להסיר תרכובות גדולות יותר שבדרך כלל אינן ניתנות לדיאליזה.
תהליך הטיהור מבוסס על פונקציונליות של תחמוצת ברזל או ננו-חלקיקי מתכת מצופים פחמן בעלי תכונות פרומגנטיות או סופר-פארמגנטיות.
חומרים קושרים כגון חלבונים, אנטיביוטיקה, או ליגנדים סינתטיים מקושרים קוולנטית למשטח החלקיקים.
מתווכי קשירה אלו מסוגלים ליצור אינטראקציה עם מינים שונים של מולקולות ויוצרים צברים.
הפעלת שיפוע שדה מגנטי חיצוני מפעילה כוח על הננו-חלקיקים, ומאפשרת להפריד אותם מהנוזל בתפזורת, ובכך להסיר מזהמים.
בשיטה זו ניתן להוריד את הרעילות של אלח דם, אבל מהווה גורם סכנה של רעילויותת נפרוטוקסיות ונוירוטוקסיות.
הגודל הקטן (<100 ננומטר) ושטח פנים גדול של ננומגנטים מתפקדים בעלי יתרונות בהשוואה לתהליך של המופרפוזיה , שהיא טכניקה בשימוש קליני לטיהור דם ומבוססת על היכולת של ספיחה על פני השטח.
יתרונות אלו כוללים יכולת העמסה גבוהה, סלקטיביות גבוהה כלפי תרכובת המטרה, דיפוזיה מהירה, עמידות הידרודינמית נמוכה ודרישות מינון נמוכות.
תכנון ננו-רובוטים לשימושים רפואיים יוכל לאפשר לרופא לבצע "ניתוח" בתאים בודדים בגוף האדם.
כמו כן, כלי זה יאפשר יעילות ודיוק גבוהים לצד עלות וסיכון נמוכים ביחס לפרוצדורות פולשניות שקיימות כיום.
יש המכנים ננו-רובוטים המיועדים לפעול בתוך גוף האדם ננו-צוללות.
ננו מנוע – מקור כוח בהשראה ביולוגית כדוגמת שוטון של תא זרע או חיידק, שינוע על ידי דלק ביולוגי המצוי בסביבת הננו-רובוט.
מחשב - מחשב מובנה יאפשר לרופא לשלוט בננו-רובוט ולכוונו.
אחד הכיוונים במחקר כיום מתבסס על אלקטרוניקה מבוססת צינורות-ננו (nanotubes) ומוטות ננו (nanorods).
זרועות ביצוע - מחקרים מוכיחים כי ניתן להשתמש ב"פינצטות" עשויות חלבון או חומצות גרעין.
חיישנים - שימוש בחיישנים ביולוגים דוגמת נוגדנים.
דרך נוספת לתכנון ננו-רובוטים מסתמכת על מניפולציות גנטיות על וירוסים וחיידקים במטרה להפוך אותם לכלי שרת בשימוש הרפואה.
דוגמה לכך היא יצירת וירוס בעל אתר קישור ספציפי לחלבונים המצויים בתאים סרטניים, כך שתתאפשר הכוונה מדויקת לגידול אשר מאפשר בהמשך להחדיר לתא חומר ציטוטוקסי.
ננו-רפואת שיניים היא תחום העוסק בפיתוח של מוצרים ננומטריים שייועדו לטיפול בבעיות שיניים ויהוו כלי עזר בניתוחים דנטאליים.
כיום, קיימים שתלים העשויים מחלקיקים ננומטריים של זרחן וסידן, שמהווים תחליף לעצמות.
יתר על כן, מדענים הצליחו לייצר בעזרת גבישים של סידן ואפטיט מבנים מזעריים שיכולים ליצור את שכבת האמייל של השן.
בנוסף, ישנם ניסיונות לייצר ננו-רובוטים שיוכלו להתמקם בחלל הפה ובחניכיים, להזריק חומרים מאלחשים או להשמיד תאים של סרטן הלוע.
מכיוון שתחום הננו-רפואה הוא תחום חדש ומתפתח, טרם הצטבר מידע מספק לגבי הסכנות הבריאותיות הנעוצות בחלקיקים ננומטריים.
הסכנות העיקריות נובעות מחשיפה של תאים ורקמות למתכות ולעצמים זרים המרכיבים את החלקיקים הננומטריים, ומהצטברותם בגוף.
מחקרים שנערכו על מכרסמים הראו קשר ישיר בין שימוש בחלקיקים כגון קוורץ, זהב, נחושת, תחמוצת הטיטניום ופצלת השדה ליצירת תגובות דלקתיות בריאות ויצירת רדיקלים חופשיים.
מחקרים נוספים הראו כי ישנו קשר הדוק בין גודל החלקיק לבין הרעילות שלו, וכי בעוד חלקיקי זהב בגודל של ננומטרים בודדים גורמים למוות תאי, חלקיקים בגודל של עשרות ננומטרים כמעט ואינם רעילים.
לאור זאת, הוקמו ועדות וארגונים בינלאומיים, שמטרתם לבדוק אפקטים ננו-טוקסיקולוגיים אפשריים של מוצרים ננו-רפואיים, וארצות הברית אף גייסה ב-2011 תקציב של 117 מיליון דולר כדי לבדוק את הנזקים שחלקיקים ננומטריים יכולים לגרום ברמה הבריאותית, התעסוקתית והסביבתית.
ננו ספירה היא סוג של ננוקפסולה.
ננו-ספירה היא חלקיק ננומטרי כדורי וחלול.
את הננו-ספירה ניתן לייצר ממגוון גדול של חומרים כגון: חלבונים, סוכרים, חומצות גרעין, מתכות, חומרים אורגניים, אנאורגניים ועוד.
כתוצאה מכך לננו-ספירה מגוון רחב של יישומים ביניהם שיגור תרופות.
יצירת החלקיקים הננו-ספירים מאפשרת להקטין את צפיפות החומר ולהגדיל את שטח הפנים שלו.
המבנה הננו-ספירי מאפשר מספר דרכים לנשיאת התרופה; לעיתים החלקיק חלול ומעטפתו החיצונית היא התרופה או לחלופין ניתן לכלוא את התרופה בתוך החלקיק כאשר המעטפת מורכבת מחומר אחר.
למעטפת חשיבות רבה כיוון שמעבר להיותה גוף החלקיק, ניתן להעניק לה תכונות שיקלו על שיגור התרופה והכוונתה ליעד המתאים.
לדוגמה: ניתן לייצר את המעטפת מסוכר המהווה מזון לחיידקים אליהם מיועדת אנטיביוטיקה הכלואה בחלל החלקיק.
כך החיידקים יתרכזו סביב החלקיק ויחשפו את התרופה תוך פירוק הסוכר .
יתרונות נוספים שניתן להעניק על ידי שליטה במבנה המעטפת הם: שליטה בקצב שחרור התרופה על ידי ייצור מעטפת עבה יותר, או הגנה על התרופה מפני מערכת החיסון על ידי כליאת התרופה בתוך מעטפת אינרטית.
ננו חלקיקי זהב הם חלקיקים של זהב שגודלם ננומטרים מועטים הנמצאים לרוב בתרחיף בתוך נוזל.
לרוב, צבעה של תמיסת החלקיקים הוא אדום עז (גודל של 20~ ננומטר).
הצבע משתנה כתלות בגודל ובצורת הגביש.
תמיסת ננו-חלקיקי זהב יכולה להיות בעלת צבע כחול, סגול, ורוד, ירוק ועוד.
השינוי בצבע של תמיסות ננו חלקיקי זהב נגרם כתוצאה מכך שהחומר מגיב עם האור בצורה שונה בממדו הננומטרי מאשר בממדו המאקרוסקופי (כאשר החומר הוא בגודל שנראה לעין בלתי מצוידת).
השינוי בצבע נובע מתופעה הנקראת תהודה פלסמונית מקומית.
כאשר יורדים לגדלים ננומטרים האינטראקציה בין המתכת לאור משתנה.
בשל תכונותיהם האופטיות, האלקטרוניות ותכונותיהם המולקולריות הייחודיות חלקיקי הזהב הפכו לחלק אינטגרלי מנושאי המחקר כיום.
בנוסף, לחלקיקים אלו מגוון רחב של יישומים בתחומים שונים (כגון: אלקטרוניקה, ננוטכנולוגיה ומדע חומרים) התלויים בגודלם וצורתם של חלקיקי הזהב.
הסינתזה של ננו חלקיקי זהב הייתה ידועה עוד מימי קדם, הסינתזה שמשה כשיטה לצביעת זכוכיות אשר התגלתה על ידי מייקל פאראדיי בשנת 1850. חלקיקי הזהב נמצאו בשימוש עוד בימי רומא העתיקה לצביעת הזכוכיות בכנסיות בצבעים של אדום וסגול.
במאה ה-16, אלכימאי בשם פאראצלסוס טען שיצר שיקוי בשם "Aurum Potabile" (בתרגום מלטינית- חלקיקי זהב הראויים לשתייה).
במאה ה-17 התחיל תהליך של צביעת זכוכית על ידי אנדראוס קסיוס ויוהאן קונקל (Andreus Cassius and Johann Kunckel).
בשנת 1842, ג'ון הרשל המציא תהליך צילום הנקרא "Chrysotype" (מהמילה היוונית זהב) חלקיקים אלו שימשו להדפסת תמונות על נייר.
בשנת 1857, בהשראת עבודתו של פאראצלסוס, מייקל פאראדיי הכין תמיסה של חלקיקי זהב נקיים, אותה כינה "activated gold".
הוא השתמש בזרחן על-מנת לחזר תמיסה של זהב כלורידי.
במשך זמן רב הרכבו של הזהב האדום לא היה ברור.
כימאים רבים חשדו כי מדובר בתרכובת של זהב, בשל אופן הכנתו.
פאראדיי היה הראשון להכיר בכך שהצבע נבע מגודלו המזערי של חלקיקי הזהב.
בשנת 1898, ריכרד אדולף ז'יגמונדי היה הראשון שהכין ננו חלקיקי זהב בתמיסה מדוללת.
בנוסף, תאודור סוודברג, אשר המציא את האולטרה-צנטרפוגה, וגם גוסטב מיי שסיפק את התאוריה לפיזור חלקיקים כדוריים מאוד התעניינו באופן הסינתזה של ננו חלקיקי הזהב ובמאפייניהם.
יצירתם של ננו-חלקיקים מתכתיים אפשרית במגוון רחב של שיטות.
אלו ניתנות לחלוקה לפי מסלול היווצרות החלקיקים, עיצוב מלמעלה-למטה (Top-Down) ומלמטה-למעלה (Bottom-Up).
המסלול מלמעלה-למטה מבוסס על חלוקת צבר מתכתי גדול למקטעים שהולכים וקטנים עקב השקעת האנרגיה המתבקשת בניתוק הקשרים בסריג המתכתי (הפעלת כוחות, נידוף, סוניקציה וכדומה).
לעומת זאת, במסלול מטה-מעלה החלקיק נבנה בתהליך הדרגתי שבו אטומי מתכת מתחברים יחדיו ליצירת חלקיקים.
בנוסף לחלוקה בהתאם למסלול יצירת החלקיקים, מקובל לחלק את שיטות ההכנה לשיטות כימיות ופיזיקליות.
שיטות כימיות מוגדרות כשיטות המסתמכות על חיזור כימי וכדומה.
לעומת זאת, שיטות פיזיקליות עושות שימוש בכלים פיזיקליים כגון פוטוליתוגרפיה או נידוף באמצעות קרן לייזר.
באופן כללי, חלקיקי זהב מיוצרים בנוזל ("שיטות כימיות נוזליות") על ידי חיזור של חומצה כלורואורית chloroauric acid H[AuCl4].
לאחר המסת H[AuCl4], התמיסה עוברת ערבוב במהירות כאשר מוסיפים גורם מחזר תוך כדי הערבוב.
זה גורם ליוני ה- Au3+ להיות מחוזרים לאטומי זהב נייטרליים.
ככל שנוצרים יותר ויותר חלקיקים של אטומי זהב, התמיסה הופכת רוויה והזהב מתחיל לשקוע בהדרגה בצורה של חלקיקים ננומטרים.
שאר אטומי הזהב הנדבקים לחלקיקים הקיימים בתמיסה מעורבבים בחוזקה על מנת לקבל חלקיקים בהתפלגות זהה ובגודל הרצוי.
כדי למנוע את התלכיד של החלקיקים, צריך בדרך כלל להוסיף ריאגנט פעיל שטח הנדבק לפני השטח של הננו חלקיקים ובכך מייצב אותם.
לחלופין, ננו חלקיקי הזהב יכולים להיות מסונתזים ללא מייצבים על ידי כריתה בלייזר ("Laser ablation") בנוזלים.
ניתן לקשור על פני שטח חלקיקי הזהב ליגאנדים אורגניים שונים על מנת ליצור תרכובות כלאיים אורגניות ואנאורגניות עם פונקציונליות מתקדמת.
השיטה החלוצית שפותחה על ידי ג'יי טורקביץ (J.
Turkevich) ושותפיו בשנת 1951 ואשר חודשה על ידי G.
Frens בשנת 1970, היא השיטה הזמינה והפשוטה ביותר.
באופן כללי, השיטה משמשת ליצירת חלקיקי זהב כדורי אשר נמצאים בדיספרסיה בתוך נוזל שהוא לרוב מים, כאשר החלקיקים המתקבלים הם בקוטר של כ- 10-20 ננומטר.
ניתן לייצר חלקיקים גדולים יותר, אך זה בא על חשבון התפלגות הגדלים וצורתם של החלקיקים.
שיטה זו כוללת את התגובה של כמויות קטנות של חומצת chlorauric חמה עם כמויות קטנות של תמיסת נתרן ציטרט.
חלקיקי הזהב ייווצרו משום שיוני הציטראט פועלים גם כראגנט מחזר וגם כראגנט אשר שומר על גודל אחיד של החלקיקים ועוזר בייצובם.
שיטה זו התגלתה על ידי Brust ו- Schiffrin בתחילת שנות ה-1990. שימוש בשיטה זו יכולה להניב ננו חלקיקי זהב בתמיסות אורגניות שהן בדרך כלל לא מסיסות במים (כמו טולואן).
שיטה זו כוללת את התגובה של תמיסת חומצת chlorauric עם תמיסה של טטרא-אצטילאמוניום ברומיד (TOAB) הנמצאת בתוך טולואן וסודיום בורוהידריד (NaBH4) כראגנט חיזור.
בשיטה זו חלקיקי הזהב המתקבלים הם בגודל של 5-6 ננומטר.
NaBH4 משמש כראגנט חיזור וה- TOAB משמש גם כזרז למעבר פאזה (phase transfer catalyst) וגם כראגנט המייצב את החלקיקים.
ה- TOAB לא נקשר לחלקיקי הזהב בצורה חזקה, ולכן תגובה זו תתרחש בהדרגה במשך כשבועיים.
כדי לקצר את זמן התגובה, ניתן להוסיף ראגנט חזק יותר, כמו תיול (למשל, alkanethiols).
חלק מהראגנטים אשר נמצאים בתמיסה עשויים להישאר מחוברים לחלקיקים המטוהרים, דבר העשוי להשפיע על תכונות פיזיקליות כגון מסיסות.
על מנת להסיר כמה שיותר מראגנט זה, החלקיקים חייבים להיות מטוהרים עוד יותר על ידי תהליך הנקרא soxhlet extraction.
שיטה זו, שהתגלתה על ידי פרו וצ'אן בשנת 2009, משתמשת בהידרוקינון (hydroquinone) לחיזור HAuCl4 בתמיסה מימית המכילה ננו חלקיקי זהב.
שיטה זו מבוססת על סינתזה של seed-based והיא דומה לשיטה המשמשת לפיתוח סרטי צילום, שבו יש גרגרי כסף בתוך סרט הצילום והם גדלים באמצעות הוספת כסף מחוזר על פני השטח שלהם.
בדומה לכך, חלקיקי זהב יכולים לפעול בשילוב עם הידרוקינון כדי לזרז את החיזור של יוני זהב על פני השטח שלהם.
נוכחותו של מייצב כגון ציטראט גורם לגדילת החלקיקים בצורה מבוקרת.
השיטה זו של הידרוקינון משלימה את השיטה שפיתח Frens, ואיתה ניתן לקבל התפלגות גדלים מגוונת של חלקיקים כדוריים.
שימוש בשיטת Frens אידיאלית עבור קבלת חלקיקים בגדלים של 12-20 ננומטר, ואילו שיטת ההידרוקינון יכולה להניב חלקיקים של לפחות 30-250 ננומטר.
שיטה נוספת לייצור ניסיוני של חלקיקי זהב היא על ידי סונוליזה.
תהליך זה מבוסס על שימוש באולטרסאונד, בהגבה של HAuCl4 הנמצא בתמיסה מימית עם גלוקוז, כאשר הראגנטים המחזרים הם רדיקלים של הידרוקסיל ורדיקלים של פירוליזה של סוכר (הנוצרים באזור שטח הפנים בין החללים הקורסים והמים).
כתוצאה מתגובה זו, המורפולוגיה המתקבלת מאופיינת בחלקיק בעלי רוחב של 30-50 ננומטר ואורך של כמה מיקרומטרים.
חלקיקים אלה הם גמישים מאוד ויכולים להתכופף עד לזוויות הגדולות מ-90 מעלות.
כאשר הגלוקוז מוחלף בציקלודקסטרין (אוליגומר של גלוקוז) רק חלקיקי זהב כדוריים מתקבלים, תופעה המצביעה על כך שהגלוקוז חיוני בהכוונת המורפולוגיה.
שיטת סינתזה חסכונית, משופרת ומהירה ליצירת חלקיקי זהב באמצעות קופולימר-חוסם ע"פ שיטה אשר פותחה על ידי סאקאי ושותפיו.
בסינתזה זו, הקופולימר משחק תפקיד כפול כראגנט חיזור ובנוסף גם כמייצב.
אך, בדרך כלל יש בשיטה זו תשואה מוגבלת (ריכוז החלקיקים), שאינו עולה עם העלייה בריכוז מלחי הזהב.
לאחרונה, ריי ושותפיו הוכיחו כי נוכחותו של מחזר נוסף (trisodium citrate) ביחס מולרי של 1:1 ביחס למלחי הזהב משפרת את התשואה.
שיטות גילוי ודימות של ננו חלקיקי זהב
אחת האנליזות האפשריות למדידת ננו חלקיקי זהב היא על ידי מיקרוסקופ אלקטרונים חודר ברזולוציה גבוהה (HRTEM), ובכך לדעת מה גודלם של חלקיקים אלו.
בעזרת דפוס הדיפרקציה שלהם ניתן גם ללמוד על המבנה הקריסטליני שלהם, כפי שמופיע בתמונה.
מכשיר נוסף היכול לתת לנו אינדיקציה על טיב החלקיקים הוא מיקרוסקופ אלקטרונים סורק ברזולוציה גבוהה (HRSEM) אשר מאנליזה זו ניתן לקבל מידע עבור קוטרם של החלקיקים.
יישומים של ננו חלקיקי הזהב
צבעים יציבים, שיטות לטיהור מים, מחשבים מהירים יותר, סוליות נעליים קשיחות יותר, וטלוויזיות קלות-משקל וזולות יותר – כולם אפשריים היום לאחר שמדענים מאוניברסיטת קווינסלנד באוסטרליה מצאו שיטה לפיזור אחיד של ננו חלקיקי זהב בתוך פלסטיק.
תכונותיהם של מתכות משתנות כאשר הן בצורת ננו-חלקיקים, ועל-כן, שילוב התכונות הייחודיות של ננו חלקיקים מתכתיים עם פלסטיק מוביל למגוון חדש לחלוטין של חומרים מרוכבים שיוכלו לשמש עבור פיתוח זרזים חדשניים, העברת תרופות וציפויים.
למשל, אם מערבבים ננו חלקיקי זהב עם דו-תחמוצת הטיטאניום בנתך פלסטיק, ניתן לקבל זרז יעיל לטיהור מים – רכיב הטיטאניום קולט את האור וממיר אותו לחשמל, הזורם בתוככי הזהב המוליך.
שיטה זו של פיזור חלקיקי זהב בתוך פלסטיק תוכל לשמש גם עבור אחסון תרופות במעטפת פלסטיק כך שהן תוכלנה להיבלע ולשמש לאיתור סרטן ולהשמדתו.
בנוסף לכל השימושים הללו ישנם שימושים נוספים כגון:
סוג הממס וסוג האינטראקציה בפני שטח החלקיק הם גורמים חשובים המשפיעים על הפלסמון המשטחי.
מולקולות שונות הספוחות על פני השטח ישפיעו בצורה שונה על הפלסמון המשטחי, עובדה זו מאפשרת שימוש במערכי ננו-חלקיקים מתכתיים כחיישנים.
ננו חלקיקי זהב נמצאים בשימוש כזרזים במספר רב של תגובות כימיות.
למשל, פני השטח של ננו חלקיקי הזהב מאפשרים חמצון או חיזור סלקטיבי בהתאם לאופיים, בנוסף, ננו חלקיקי זהב פותחו לשימוש בתאי דלק.
טכנולוגיות אלו שימושיים ביותר בתעשיית הרכב.
בתעשיית המיקרואלקטרוניקה מושקעים מאמצים רבים במעבר לשיטות יעילות יותר להדפסה של מעגלים חשמליים, כאשר אחת החלופות היא הדפסת דיו מתכתי במדפסות הזרקת דיו.
לצורך שימוש בטכנולוגיה של הזרקת דיו הכוללת יריית טיפות דיו דרך חריר זעיר, וכן לקבלת מערכים מוליכים שאינם תלויים בטמפרטורת ההתכה הגבוהה של המתכת, יש צורך בדיו המורכב מננו חלקיקים.
חוקרים מאוניברסיטת צפון קרוליינה מצאו כי חלקיקי זהב עם מטען חיובי קל יכול להפריד סליל כפול של דנ"א - ממצא זה הוא עם השלכות למחקר ריפוי גנטי ובתחום המתפתח של אלקטרוניקה מבוססת על DNA שבו מולקולות DNA ישמשו כבסיס למעגלים חשמליים בגודל ננומטרי.
ננו-כדוריות זהב חלולות עבור יישומים ביו-רפואיים פותח על ידי חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה בסנטה קרוז, הגורמים ההופכים את המבנה הזה לכה מיוחד הם השילוב של הצורה הכדורית, הגודל הקטן ובליעת האור החזקה בתחום הנראה והתת-אדום הקרוב.
הבליעה אינה רק חזקה אלא גם בתחום צר של אורכי גל ובעלת אפשרות שינוי אורך גל הבליעה על-פי תכונות הננו-כדורית.
כל המאפיינים הללו חשובים עבור טיפול בגידולים סרטניים.
בניסויים כנגד מחלת הסרטן, בראשות Chun Li, החוקרים חיברו לננו-כדוריות פפטיד קצר המאפשר לחלקיק להיקשר לתאים סרטניים.
לאחר הזרקת הננו-כדוריות לעכברים בעלי סרטן עור ממאיר (מלנומה), החוקרים הקרינו את אזורי הגידול בקרינה תת-אדומה קרובה באמצעות לייזר תוך חימום ננו-הכדוריות מזהב וחיסול התאים הסרטניים שאליהם חלקיקים אלו מחוברים.
ננו-סיבים הם סיבים זעירים בעלי קוטר הקטן ממיקרון אחד (מיקרון = nm1000).
הפקת הננו-סיבים נעשית בדרך כלל מתרכובות כמו טיטניום דו-חמצני
, צורן דו-חמצני, תחמוצת האלומיניום (אלומינה) ועוד חומרים קראמיים
לשם השוואה, קוטרו של ננו-סיב קטן בכשלושה סדרי גודל מקוטרה של שערה אנושית שקוטרה הממוצע הוא כ-100µm.
לננו-סיבים שימושים רבים ומגוונים, בין היתר ניתן למצאם בתחומי רפואה, טקסטיל, תהליכי סינון וכדומה.
ישנן שתי שיטות עיקריות לסינתזת הננו-סיבים: טוויה אלקטרונית, שהיא השיטה הנפוצה, ובשיטת ה-bicomponent fibers
הפקת הננו-סיבים נעשית בדרך כלל מתרכובות כמו טיטניום דו-חמצני (TiO2), צורן דו-חמצני (SiO2), תחמוצת האלומיניום (אלומינה) (Al2O3), ועוד חומרים קראמיים אחרים.
הסינתזה בדרך כלל מורכבת משני שלבים עיקריים: בשלב הראשון נוצר פולימר אורגני ננוסיבי העשוי ממלחים אנאורגניים או תרכובות אורגנומתכתית על ידי טכניקת טווייה אלקטרונית קונבנציונלית.
בשלב השני הופכים את הפולימר לקרמיקה על ידי חום.
טוויה אלקטרונית היא טכנולוגיה פשוטה המאפשרת טווית סיבים ממגוון חומרים שונים כגון פולימרים, חומרים מרוכבים וחומרים קרמים.
הטיפה בקצה המחט נמשכת בכיוון קווי השדה והנוזל מקבל צורה קונית (Taylor cone) כאשר המתח גבוה מספיק, הכוח על הטיפה בקצה גבוה דיו על מנת להתגבר על מתח הפנים של הנוזל וסילון דק פורץ ממנו.
בטכנולוגיה זו ניתן לייצר סיבים בעלי יחס שטח פנים לנפח גדול מאוד (יחס זה גדול עד פי 100 מהיחס בסיבים המיוצרים בשיטות אחרות), יתרון זה מקנה לסיבים גמישות גבוהה בשטח הפנים ותכונות מכניות שלא ניתן להשיג בטוויה קונבנציונלית.
שיטת יצירה נוספת היא בשיטת סיבים ביקומפוננטים (Bicomponent fibers)
בשיטה זו שני פולימרים עוברים שיחול (אקסטרוזיה) דרך אותו ספינרט כך שמקבלים סיב המורכב משני הפולימרים.
שיחול הוא תהליך שבו שני פולימרים גולמיים נדחסים לתוך כלי מחומם ונלחצים החוצה אל הפיה (הספינרט).
צורת הפיה תקבע את חתך הרוחב הסופי של הפולימר החדש שנוצר.
באמצעות שיטה זו מקבלים סיבים בעלי תכונות של שני הפולימרים.
לננו-סיבים שימושים רבים בתחומים שונים.
לננו-סיבים יחס גבוה בין שטח הפנים שלהם לנפח, דבר המקנה להם תכונות מיוחדות המאפשרות אינטראקציה רבה בין הסיבים עם הסביבתם.
שיגור תרופות היא שיטה או תהליך טכנולוגי מתחום הננו-רפואה בו תרכובות תרופתיות מכוונות לאתר מטרה כדי להשיג השפעה רפואית טיפולית יעילה בבני-אדם או בבעלי חיים תוך צמצום השפעות הלוואי.
השימוש בננו-סיבים כנשאי תרופות מתבצע במספר דרכים וביניהם קשירת התרופה לפולימר או הכנסת התרופה לחלל הפנימי של הסיב.
שחרור התרופה מהננו-סיבים באתר המטרה מתאפשר במספר דרכים: הפרשה ו/או דיפוזיה מתוך הסיב או פירוק עצמי של הסיב באתר המטרה.
לננו-טכנולוגיה יש השפעה גם על תעשיית הטקסטיל המסורתית.
ניתן לטוות ננו-סיבים ולקבל ננו-בדים בעלי תכונות שלא קיימות בבדים הרגילים כגון יכולת ניקוי עצמי, עמידות הבדים לאורך שנים, דחיית מים (ציפויים דוחי מים), עמידות אנטיבקטריאלית וכו'.
באוויר ישנם מזהמים רבים כמו מיקרואורגניזמים, אלרגנים, עשן של סיגריות, אבק וכו' בעלי השפעה שלילית על הבריאות.
גודלם של חלקיקים מזהמים הוא לרוב בקנה מידה של מיקרונים ולכן הם לא יכולים להיות מסוננים על ידי מסננים רגילים.
ישנם מקומות בהם סינון של חלקיקים קטנים במיוחד הוא הכרחי, למשל בחדרים נקיים.
בניית מסננים מהסוג הזה נעשית על ידי טוויה חשמלית ישירה של הסיבים על המשטח המסנן של מתקן הסינון.
ננומסננים יכולים לסנן חלקיקים בגודל עד 100 ננומטר.
הודות לגודלם הזעיר של ננו-סיבים ניתן גם לטהר מים על ידי סינונם.
למשל, אספקת המים לאסטרונאוטים לחלל היא אחת הבעיות שבהן נתקלה NASA, סוכנות החלל של ארצות הברית.
עלות שיגור של גלון מים אחד (כ-3.7 ליטר) הוא 83,000$ ולכן מיחזור המים בחלל הוא תהליך הכרחי.
בשנת 2002 נחתם הסכם בין NASA לבין חברת Argonide Corporation שהם יפתחו מערכת טיהור מים שתוכל לעבוד בחלל.
החברה פיתחה אמצעי סינון מיוחד, עשויים ננו-סיבים מתחמוצת האלומיניום, המאפשר סינון וירוסים וחיידקים מהמים וכך לטהר את מי השתיה.
החומר המסנן נקרא NanoCeram שקוטרו אינו עולה על 2 ננומטר.
פיתוחים לפילטור מים נעשים גם בישראל.
הודות לגודלם הזעיר של הסיבים ניתן לארוג מסננות דקיקות מחומרים אנטי בקטיריאלים (כגון כסף) וליצור מסננות למי שתייה במקומות מזוהמים.
ניצול נוסף של הננו-סיבים נמצא בתחום רפואת השיניים, כדבק דנטלי עמיד במיוחד.
החומר החדשני מורכב מננו-סיבים ופולימרים, יחליף בעתיד את "סתימות האמלגמה" הכהות.
נמצא שהחומר פוליאסתראמיד היפר מסועף (hyper-branched (HB) polyesteramide) עומד בתנאי לחיצה גבוהים במיוחד (תנאי הנדרש לחומרים המשתמשים בהם לסתימות) לעומת החומרים הדנטליים הקיימים היום בשוק.
השילוב של ננו-סיבים בחומרים דנטליים נמצא בשלבי פיתוח סופיים ובזכות ראשוניותה ומקוריותה זכה מחקר זה להצגה בכנסים המובילים בתחום הדנטלי.
הננו-חלקיקים מבוססים על ננו-סיבים שיוצרו בשיטה מיוחדת.
קוטרם של סיבים אלו הוא כמה עשרות ננומטרים ויכולתם לחזק חומרים דנטליים תוך ניצול שטח הפנים הגדול הקיים בננו סיבים.
הסיבים גורמים להעלאת הכוח ללחיצה ומניעת התכווצות בהקשיה ובכך מונעים היווצרות סדקים ושברים בסתימות הלבנות.
המשך המחקרים לשילוב ננו-טכנולוגיה בחומרים דנטליים יעשה בשיתוף פעולה עם מרכזי מחקר בארצות הברית ובמימון הקרן הלאומית לבריאות NIH.
יוזמה זו היא הראשונה מסוגה בעולם המשלבת ננו-טכנולוגיה ברפואת שיניים.
כיום ישראל היא מעין מעצמת ננו-טכנולוגיה.
קיימים גופי מחקר רבים וכן חברות הזנק רבות החוקרים ועוסקים בתחום הננו-טכנולוגיה.
כמעט בכל אוניברסיטה בארץ קיים מכון למחקר הננוטכנולוגיה.
השקעה רבה בחקר הננו באה מקרנות מדעיות ממשלתיות.
למשל, במחקר פורץ דרך של אוניברסיטת תל אביב יחד עם המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) פיתחו רקמת שריר פועמת מתאים שאותם זרעו על ביו-חומרים ששזרו בהם סיבי זהב בגודל ננומטרי.
זהב היא מתכת מוליכה טוב ולכן מאפשרת פעימה טובה ובו זמנית של כל התאים.
התוצאה היא רקמה פועמת שניתן להשתיל ברקמת לב פגוע אחרי התקף לב ומאפשרת לו לתפקד טוב יותר.
ננו-נוזלים בקולטי שמש הם מרכיב במערכת של קולט שמש הסופגים את האנרגיה של קרינת השמש באמצעות ננו-חלקיקים הנמצאים בתווך נוזלי המכונה "ננו-נוזל".
הננו-נוזל יכול להתפזר ולקלוט את קרינת השמש בצורה טובה ויעילה, לכן קולטי שמש עם ננו נוזלים יעילים יותר מקולטי שמש קונבנציונליים.
נמצא ששימוש בננו-נוזלים לשם חימום הוא מהיר ואפקטיבי יותר מהעברת חום שגרתית במים ומלחים נוזליים.
הננו-נוזלים סופגים ומפזרים את עוצמת קרינת השמש שעוברת דרכם בצורה יעילה יחסית לנוזלים אחרים.
ננו-נוזל הוא נוזל המכיל חלקיקים בגודל ננומטרי הנקראים ננו-חלקיקים.
ננו-חלקיקים שנמצאים בננו-נוזל עשויים בדרך כלל ממתכות, תחמוצות, קרביד, ננו-צינוריות פחמן
ננו-נוזלים הם בעלי תכונות של קיבול והעברת חום ולכן הם בעלי פוטנציאל יישומי גבוה.
הם גורמים לשיפור במוליכות התרמית ובמקדם העברת החום.
הוספת ננו-נוזלים בקולטי שמש משפרת את העברת החום ועל ידי כך הופכת את עבודת קולט השמש ליעילה יותר.
הפקת אנרגיה ממקורות מתחדשים היא אחת מהאתגרים הגדולים של המאה שלנו.
אנרגיה סולארית היא אחד המקורות הטובים ביותר של אנרגיה מתחדשת שאינה מזהמת את הסביבה.
כמות קרינת השמש, לאורך שעה על פני השטח של כדור הארץ, גדולה מצריכת האנרגיה שצורך האדם לאורך שנה.
האתגר טמון ביעילות איסוף והמרת האנרגיה, אחת השיטות של איסוף האנרגיה היא על ידי קולטים סולריים.
הסוג הנפוץ של קולט הוא סופג שחור, שתפקידו להמיר את אנרגיית השמש לאנרגיית חום ולעביר את החום לנוזל הזורם בצינורות של הקולט.
במקרה זה היעילות מושפעת לא רק באיכות החום הנקלט אלא גם באופן העברתו.
שיפור העברת החום יכול להתרחש על ידי שימוש בננו-נוזלים.
קולטי שמש המשתמשים בקליטה ישירה של קרני השמש הוצעו עבור מגוון יישומים, כגון חימום מים, אך היעילות של קולטים אלה מוגבלת בשל קיבול חום גבוה של נוזל העבודה (מים).
לפיזור כמויות זעירות של ננו-חלקיקים לתוך נוזלי בסיס יש השפעה משמעותית על מאפיינים אופטיים, כמו גם על תכונות פיזיקליות של נוזלי הבסיס.
מאפיינים אלו יכולים לשמש כדי ללכוד ולהעביר ביעילות את אנרגיית השמש.
שיפור ביכולת הספיגה של עוצמת קרינת השמש מאפשר העברת חום גדולה יותר וכתוצאה מכך העברת חום יעילה יותר.
המוליכות התרמית במוצקים גדולה יותר מנוזלים.
יתרונם של נוזלים הוא ביכולתם להסיע את החום ממקום למקום בתהליך של זרימה.
לנוזלים בשימוש נפוץ ביישומי העברת חום, כגון מים, אתילן גליקול ושמן מנוע, מוליכות תרמית נמוכה בהשוואה למוליכות תרמית של מוצקים, בעיקר מתכות, אך יתרונם ביכולת העתקת החום והסעתו.
תוספת של חלקיקים מוצקים בנוזלים יכולה להגדיל את המוליכות התרמית של נוזלים.
ניתן לראות בגרף את המוליכות התרמית של נוזלים וכן של מוצקים (מתכות).
לא ניתן להוסיף חלקיקים מוצקים גדולים עקב הבעיות העיקריות הבאות:
התערובות אינן יציבות ולכן מתרחשת שקיעה של חלקיקי המוצק בנוזל.
הנוכחות של חלקיקים מוצקים גדולים דורשת כוח שאיבה גדול ועלות גדולה.
חלקיקים מוצקים עשויים לאכל, לסתום ולשחוק את הצנרת.
בשל חסרונות אלה, שימוש בחלקיקים מוצקים לא הפך לאפשרי כמעט.
התפתחות הננוטכנולוגיה אפשרה שימוש בננו-חלקיקים בקוטר קטן מאשר 10 ננומטר.
נוזלים אלו, בעלי מוליכות תרמית גבוהה יותר, ידועים בתור הננו-נוזלים.
השוואת ביצועים (קולטים עם ובלי ננו-חלקיקים)
בעשר השנים האחרונות, נערכו ניסויים רבים באופן נומרי ואנליטי כדי לאמת את החשיבות של הננו-נוזלים.
מהטבלה הבאה ניתן לראות באופן חד משמעי שקולטים המבוססים על הננו-נוזלים הם בעלי יעילות גבוהה יותר מקולטים קונבנציונליים.
ההבדל המהותי בין הקולט הקונבנציונלי לבין הקולט המבוסס על ננו-נוזל טמון במצב של חימום הנוזל עליו מתבצעת העבודה.
במקרה הראשון אור השמש נקלט על ידי משטח ואחר כך עובר לנוזל העבודה (דרך שלב ביניים) ובמקרה השני אור השמש נקלט באופן ישיר על ידי נוזל העבודה (דרך מוליך קרינה).
המקלט אשר קולט את הקרינה מעביר את האנרגיה לננו-נוזל באמצעות פיזור וקליטה.
ננו-נוזלים בעלי היתרונות הבאים בהשוואה לנוזלים קונבנציונליים, שהופכים אותם מתאימים לשימוש בקולטי שמש:
הננו-חלקיקים המרחפים בנוזלים (ננו–נוזל) משפרים את המוליכות התרמית ומייעלים מערכות העברת חום.
העברת החום וקיבול החום של הנוזל ניתן להתאמה על ידי שינוי בריכוז, גודל, צורה, סוג החומר של הננו-חלקיקים.
הננו-חלקיקים המומסים בנוזלים הם בעלי שטח פנים גדול ולכן מגדילים את קיבול חום של הנוזל.
תמיסה של ננו-חלקיקים יכולות לעבור דרך משאבות באופן אידיאלי.