ביומימיקרי

משמעות המונח ביומימיקרי היא חיקוי החיים (Biomimicry: Bio=life; mimesis=imitate). ביומימיקרי היא דיסיפלינה רב-תחומית המקדמת חיקוי ולמידה מהטבע לפתרון בעיות בדרכים מקיימות.

חדש(נ)ות מהטבע נובמבר 2017

קוראים יקרים שלום,

החודש נדווח על הזוכה במקום הראשון בתחרות Biomimicry global design challenge, חברת Nexloop  שפיתחה מערכת ביומימטית לקצירת, אחסון, והפצת מים כפתרון לצורך הולך וגובר במקורות מים ומזון בערים. עוד נרחיב על שני פיתוחים רפואיים הקשורים לדם. האחד, מכשיר להוצאת גורמים מזהמים מהדם בהשראת הטחול, והשני, התקן לזיהוי תאים סרטניים בדגימת דם, בהשראת זרועות המדוזה.
נסיים בדיווח על דלק ביולוגי בהשראת האצה הכחולה.

 אנו שמחים לבשר על:

1.      פתיחת ההרשמה לקורס ביומימיקרי בשיתוף לשכת המהנדסים. קורס בן 48 שעות אקדמיות הכולל גם סיור חוויתי בספארי. לראשונה הקורס מוכר לגמול השתלמות. קישור לסילבוס והרשמה.

2.      כנס ביומימיקרי – אקדמיה ותעשייה יתקיים השנה במתכונת בינלאומית בשיתוף
ISBE - International Society of Bionic Engineering
 
הכנס יתקיים ב- 14.06.18 באוניברסיטת תל אביב בשפה האנגלית. שמרו את התאריך.
מצ"ב קישור לקול קורא. יש להגיש תקצירים עד ה- 01.01.2018. גורמים מהתעשייה המעוניינים להציג בכנס מוזמנים לפנות ל: yael@biomimicry.org.il

 גם החודש שמחים לפנות לחוקרים ומהנדסים המעוניינים לתמוך בתוכניות חינוך בתחום הביומימיקרי ברחבי הארץ. השנה התוכניות מועברות בכל הארץ בשיתוף תעשיידע. קישור לפרטים.

 
בברכת קריאה מהנה

צוות ארגון הביומימיקרי הישראלי
 

Aquaweb – מקום 1

מאת: יעל הלפמן כהן

חברת Nextloop פיתחה מערכת ביומימטית לקצירת, אחסון, והפצת מים, וזכתה במקום הראשון בפרס היוקרתי ע"ש ריי אנדרסון.
 
 עד 2050 יחיו 9 מיליארד אנשים על כדור הארץ, 70% מהם יגורו בערים. הפיכת ערים לחסינות יותר לשינויי אקלים הוא צורך משמעותי כיום. הביקוש לפתרונות מזון ומים בערים הולך וגובר בשל גידול אוכלוסין ובשל אתגרי אקלים. מכון הביומימיקרי האמריקאי הכריז על אתגר תכנוני עולמי ( Biomimicry Global Design Challenge) בתחום שינויי האקלים. התחרות מתקיימת בשיתוף קרן ריי אנדרסון ומציעה פרס של 100,000 דולר לזוכה במקום הראשון, פרס המכונה פרס התקווה. הקבוצות המובילות אף זוכות לתכנית האצה (אקסלרטור) לקידום ומסחור הרעיונות. (ריי אנדרסון ז"ל היה מייסד חברת אינטרפייס ומזוהה כמוביל דגל הקיימות בתעשייה. מצ"ב קישור על פועלו).

 באוקטובר 2017 הוכרז כי הזוכים בפרס לשנת 2017 הם צוות חברת Nextloop , צוות בינלאומי שפיתח מערכת ביומימטית לקצירת, אחסון, והפצת מים. הצוות כולל ארכיטקט השוהה בגרמניה, מומחית לביומימיקרי מקרואטיה, ומומחה לחקלאות אורבנית מניו יורק. הפיתוח כלל מחקר בינתחומי בשדות הארכיטקטורה, החקלאות והחומר. הצוות למעשה נפגש לראשונה בהרכב מלא פנים מול פנים במועד קבלת הפרס, ועבד על המערכת במשך כשנתיים בצורה מקוונת. 

הצוות החליט להתמקד בתחום המזון וזיהה את בעיית הנגישות למים בסביבה עירונית כאמצעי לפיתוח חקלאות עירונית מקיימת. הפתרון הביומימטי שפותח היא מערכת Aquaweb שנועדה לסייע ליצרני מזון עירוניים לאסוף, לסנן, לאחסן ולהפיץ מקורות מים זמינים לרבות מי גשמים ולחות מהאוויר, במערכת מודולורית אחת הנותנת מענה למגוון הפונקציות הנ"ל. המערכת מנצלת ערפל ומי גשם זמינים ומשתמשת באסטרטגיות פאסיביות להפצת מים. בשלב הראשון המערכת מיועדת לחוות עירוניות וביתיות , לגינון אנכי, או לגינון במיכלים, ומציעה פתרון חסכוני באנרגיה.

המערכת תוכננה על פי מתודולוגיית הביומימיקרי. למעשה כל היבט פונקציונאלי של המערכת תוכנן בהשראת אורגניזם אחר.

ü      איסוף המים – בהשראת העכביש הטווה רשתות הקוצרות ערפל מהאוויר.

ü      אחסון מים- בהשראת צמחים החיים בבתי גידול יבשים דוגמת סוקולנטיים העמידים לבצורת

ü      הפצת המים – בהשראת פטריית מיקוריזה (הדדיות סימביוטית בין תפטיר הפטרייה ושורשי הצמח)

ü      מודולריות – בהשראת מבנה המשושים הכוורתי כבסיס לתכנון מודלרי יעיל והתאמה לצרכים משתנים. כל מודול במערכת מעוצב כמשושה, ניתן להתאים את מספר המשושים בהתאם לצורך ולשטח הנתון.

                                           תמונה באדיבות חברת Nexloop
 
צוות השופטים בתחרות ציין לשבח את השימוש במשאבים מקומיים לפתרונות בתחום החקלאות, את היעילות האנרגטית של המערכת, ואת העובדה שהיא לא ריכוזית. כמו כן, צוין לשבח תהליך התכנון השיטתי בו בכל שלב בפתרון הייתה התבוננות ולמידה מאורגניזם אחר. "התוצאה פונקציונאלית, אסתטית, וחסינה, ודוגמא יפה לתכנון ביומימטי מתחדש", לדברי השופטים.

לאחר הזכייה, יתקדם הצוות לשלב פיתוח והוכחת הרעיון התכנוני. הצוות יאסוף נתונים כחלק ממחקר מקדים (פיילוט) שמטרתו להעריך את תפקוד המערכת בסוגי אקלים שונים לרבות אזורים צחיחים כגון הוואי, מרוקו ואפריקה. הצוות גם יחקור וילמד כיצד סוגי חומרים ובדים שונים ישפיעו על יעילות איסוף המים. במהלך סימולציה בה רוססו מים על המערכת, המערכת תפסה כ- 50%, או כ- 2000 מיליליטר למ"ר של ערפל. בשלב זה המערכת יכולה לאחסן כ-5 ליטר של מים ליחידה.

ניתן לחשוב על יישומים נוספים למערכת למשל מערכת לגגות בתים להגברת קצירת מי הגשמים, אחסונם ושימוש בהם, מערכת משולבת במעטפות מבנים, חממות, ועוד. המטרה היא לבצע שינויים מינימליים בתכנון ובחומר על מנת לאפשר מגוון יישומים רחב. בהצלחה !
 
 
מחזור חדש של התחרות (Biomimicry global design challange) נפתח להרשמה . קישור.
 
 

מנקים את הדם

מאת: אור עמר

אלח דם הוא מצב מסכן חיים שנגרם בעקבות תגובת יתר של מערכת החיסון של הגוף לזיהום בדם. הוא גורם למוות של כ-6 מיליון אנשים ברחבי העולם מידי שנה ומזוהה כגורם מוות נפוץ בקרב חיילים בשטח. אחד האתגרים בטיפול באלח הדם הוא זיהוי מקור הזיהום על מנת לתת טיפול אנטיביוטי בזמן. "בכ-70% מהמקרים של אנשים שסובלים מאלח דם, אנחנו לא יודעים מה הגורם ומטפלים בצורה עיוורת" אומר דונלנד אינגבר, המנהל המייסד של מכון וייס להנדסה בהשראת ביולוגיה (Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering), אך למרות אתגר זה, נקודת האור לפתרון התגלתה באותו מכון ממש.

המטרה הייתה למצוא דרך יעילה להוציא במהרה את כל גורמי המחלה המיקרוביאליים והרעלנים, ללא פגיעה ברכיבים הטבעיים של הדם, וכל זאת מבלי אפילו לדעת לזהות את גורם הזיהום. השראה לפתרון אתגר זה נמצאה בתפקוד הטחול האנושי.

כדי לחקות את המבנה המיקרו-ארכיטקטוני והמסובך של הטחול, צוות שהודרך על ידי ג'ו קנג   (Joo Kang), פוסט-דוקטורנט במעבדה של אינגבר, עיצב מכשיר בעל סדרת חריצים אופקיים שמחברים שתי תעלות מאונכות: תעלת זרם גבוה דרכה דם מזוהם מפעפע ותעלת זרם נמוך מעורבבת עם תמיסת מלח.

החלבונים האלה ננעלים על מולקולות סוכר (אשר נמצאות על דופן התא ברוב המיקרואורגניזמים), קושרים רעלנים (שנפלטים ממיקרובים מתים) ומאפשרים להם להתנקות בטחול. כאשר דם זורם דרך המכשיר דמוי הטחול, גורמי מחלה ורעלנים שקשורים לננו-חרוזים (המצופים בחלבונים), נמשכים לתעלה המלאה בתמיסת מלח ואז לצלוחית איסוף ע"י מגנט בעוד שהדם המטוהר מוחזר למטופל.
 
 

Illustration by Kimberly Battista (www.battistaillustration.com) originally published in Inspired by Nature by Daniel Cossins. The Scientist, August 2015 

  "אנחנו לא מחקים כאן את כל הטחול, לקחנו חלבון טבעי מהדם ומעט מהמבנה והזרימה של הטחול..." אומר אינגבר, "כעת יש לנו מכשיר יחסית פשוט שמנקה הרבה רעלנים שגורמים בסופו של דבר לאלח דם אז אנחנו כלל לא צריכים לזהות את מקור הזיהום לפני הטיפול"

כאשר חוקרים בדקו את המכשיר על עכברים נגועים באי-קולי ומחלות נוספות, המכשיר הוציא מעל 90% מהחיידקים בדם. בנוסף, החוקרים הראו שהמכשיר יכול לטהר דם בקצב של 1.25 ליטרים בשעה, כלומר, הוא יכול להתמודד עם כמות הדם של אדם מבוגר בממוצע של כחמש שעות, ובעת הצורך, מספר מכשירים יכולים להיות מחוברים במקביל.

אינגבר מאמין שהמכשיר יוכל בעתיד לטפל גם במחלות מדבקות כמו אבולה או איידס. הצוות מנסה גרסה מפושטת של המכשיר על חזירים ובקרוב תוקם חברה להמשך פיתוח הטכנולוגיה.


המצוד אחרי תאים סרטניים בהשראת המדוזה


מאת: דפנה חיים-לנגפורד

חוקרים ב MIT פנו למדוזות לקבלת השראה לפיתוח התקן בעל יכולת זיהוי תאים סרטניים בדגימת דם באופן יעיל ומהיר.

תאים סרטניים הנמצאים במחזור הדם הם מקור מידע חשוב ביותר לגבי יעילות הטיפול בחולה. כמות התאים והסוג שלהם יכולים להעיד על התקדמות המחלה, יעילות הטיפול והאם יש צורך לשנות מינונים של תרופות או את הגישה הטיפולית באותו החולה. בנוסף, הימצאותם של תאים סרטניים בזרם הדם יכולה להעיד על חזרה של גידול סרטני או לאפשר אבחון מוקדם של מחלה קיימת. אך ראשית, יש להצליח לבודד תאים אלו משאר התאים המצויים בדם.

מדענים רבים מפתחים התקנים לבידוד תאי סרטן מהדם (Circulation Tumor Cells – CTCs), אך תהליכים אלו איטיים יחסית ובהימצא אותם תאים, קשה להפרידם לצורך המשך אנליזה.

התקן חדש שפותח בשיתוף פעולה בין חוקרים ב MIT ובית החולים Brigham and Women’s Hospital שבארה"ב מתגבר על קשיים אלו בהשראת זרועות המדוזה. בהעדר תנועה מהירה, למדוזה זרועות ארוכות, גמישות ורבות המאפשרות לה לכסות פני שטח משמעותיים במהירות יחסית על מנת לתפוס טרף ולשתק אותו. בהשראת זרועות אלו, צוות החוקרים בנה תעלות זעירות וארוכות אותן הוא ציפה בגדילים ארוכים של DNA. DNA זה ניתן ל"תכנות" והתאמה כך שיהיה רגיש לחלבונים ייחודיים המצויים על מעטפת תא סרטן, במקרה זה סרטן דם. באמצעות אסטרטגיה זו, החוקרים השיגו קצב זרימה גבוה פי 10 מהתקנים קיימים, דבר שהופך את המערכת לרלוונטית לשימוש קליני. בנוסף, בידוד התאים הסרטניים מזרם הדם מאפשר רפואה מותאמת אישית באמצעות בדיקת יעילותן של תרופות שונות על התאים בתנאי מעבדה.



מספר התאים הסרטניים בזרם הדם נע בין תאים ספורים לאלפי תאים, ועל כן בידודם של תאים אלו מורכב. "זרועות ה DNA" מחוברות לתעלה מזערית עם מבנה בצורת אדרה בתחתית, היוצר מערבולת המגדילה את הסיכוי שתאים סרטניים יבואו במגע עם הזרועות ובכך החוקרים העלו משמעותית את יכולת זיהוי התאים על אף זרימת דם מהירה.

בשלב זה, ההתקן מסוגל לתפוס 60-80% מתאי המטרה בקצב של 1 מיליליטר בשעה והגדלה שלו יכולה להכפיל את הקצב פי מאה. בנוסף, מאחר והזרועות בנויות מ DNA, פירוק אנזימטי מאפשר ניתוק של התאים מהמערכת והעברתם להמשך אנליזה.

בדיקות  סינון, כלי דיאגנוסטיקה, מעקב אחר התקדמות טיפול ופיתוח רפואה מותאמת אישית הם רק חלק מהיישומים להתקן יעיל המאפשר זיהוי והוצאת תאים ספציפיים מדגימת דם.
 

 

דלק ביולוגי בהשראת הצדפה הכחולה

מאת: יוסי כהן

מדענים רבים חוקרים את מנגנון הפקת דלק ביולוגי מאצות, בגלל הפוטנציאל הרב הטמון בו לאספקה רציפה של דלק ירוק וידידותי לסביבה. מדעני אוניברסיטת פנסילבניה גילו שיטה יעילה לייצור דלק ביולוגי מאצות בהשראת הרקמה הססגונית הכחולה של צדפות ענק  הנגלית לעין כאשר הן נפתחות. צדפות ענקיות אלו ממשפחת ה-TRIDACNIDAE , המגיעות לאורך של כ-1.2 מטר ולמשקל של מעל 200 ק"ג! , נפוצות בשוניות האלמוגים של אוסטרליה ובאיים באזור הטרופי של מערב האוקיינוס השקט. צדפות ענק אלו ממוקמות במים רדודים על השונית , וכאשר הן נפתחות הן חשופות לקרינת שמש חזקה שעלולה להשמיד אותן. כמו כן באזור זה על השונית אין מספיק מזון להזנת אורגניזם ענק זה. הסיבה לשרידותן של צדפות ענק אלו באזור עוין זה, היא נוכחותן (בתוך רקמת הצדפה) של אצות חד-תאיות מסוג , SYMBIODINIUM שיש להן קשר פוטו-סימביוטי עם הצדפות. האצות מגנות על הצדפות מקרינת שמש חזקה ע"י ספיגת האור בתהליך הפטוסינתזה, והצדפות המארחות (HOST) נהנות מתוצרי הפוטוסינתזה של האצות המשמשים להן כחומרי הזנה.

 
גם צבעה הכחול הבוהק של הגלימה המעטרת את שפתי הצדפה הוא תוצאה של הסימביוזה עם האצה. הגלימה הכחולה מורכבת מתאים המכילים את חומצת האמינו גואנין  (IRIDOCYTES) . תאים אלו בנויים ממחילות מיקרוסקופיות באורך של כ- 2  ס"מ שבהן האצה מתפתחת (כ-300 תאי אצה בכל מחילה) וסופגת את האור הצהוב והירוק. שארית ספקטרום האור שלא נבלע ע"י האצה מוחזר ומעניק לגלימת הצדפה את צבעה הכחול המהודר.

עד היום נכשל הגימלון (SCALE UP) של תהליכי מעבדה להפקת דלק ביולוגי מאצות בעיקר מכיוון שלא חדר מספיק אור לכל התאים הפוטוסינטטיים של האצות.  החוקרים ALISON SWEENEY ו- SHU YANG מאוניברסיטת פנסילבניה פתרו בעיה זו ע"י ייצור חומר המחקה את פעולת תאי ה-IRIDOCYTES. הם סינתזו ננו חלקיקים וערבבו אותם באמולסית (תחליב) שמן במים. תוך כדי ערבוב התערובת הננו חלקיקים יצרו מיקרו חרוזים (MICROBEADS) המחקים במבנה שלהם את ה- IRIDOCYTES. החוקר YANG טוען  שבניגוד לשיטות המסובכות שפותחו עד היום לייצור ננו חלקיקים, שיטת ייצור ה- IRIDOCYTES באמולסיה יעילה זולה ופשוטה ומאפשרת שליטה בגודל הרצוי של הננו חלקיקים.

 שלב המחקר הבא יהיה לגדל אצות בחללי ג'ל ובאמצעותן להפוך אנרגית אור לדלק ביולוגי, באותה היעילות שעושה זאת הצדפה הענקית. אם תפותח טכנולוגיה זו ניתן יהיה לנצלה לא רק לייצור יעיל של דלק ביולוגי, אלא גם לחימום וקרור בניינים באמצעות פנלים סולריים.
 

חדש(נ)ות מהטבע אוקטובר 2017


קוראים יקרים שלום,
בגיליון זה נספר לכם על טביעות.... 
לפעמים אנחנו נתקלים באתגרים שאת ההשראה לפתרון אנו מקבלים ממספר בעלי חיים. לפעמים אנחנו נתקלים בסיפורים על בעלי חיים שבהשראתם פותחו מספר טכנולוגיות שונות. בגיליון זה נספר על שתי חיפושיות שונות לחלוטין, שבהשראתם פותחו שתי טכנולוגיות שונות המסייעות האחת להמנע מסימני טביעות אצבעות על משטחים, והשנייה להדפיס מסך מגע בתלת ממד. בנוסף, נספר על פיתוח ביומימטי להתמודדות עם טביעת הרגל האקולוגית הנוצרת כתוצאה מזרימה של שמנים למקורות מים אם כתוצאה מתאונות או כתוצאה מתעבורה ימית.
על מנת שנצליח להטביע חותם, בפברואר 2018 יפתח קורס ביומימיקרי נוסף, לפרטים והרשמה:
ועוד בנושא הטבעת חותם: מצורף קול קורא לחוקרים ומהנדסים המעוניינים לתמוך בתוכניות חינוך בתחום הביומימיקרי ברחבי הארץ. השנה התוכניות מועברות בכל הארץ בשיתוף תעשיידע. קישור לקול הקורא.

בברכת קריאה מהנה
צוות ארגון הביומימיקרי הישראלי

חיפושית הזהב

מאת: יעל הלפמן כהן
חיפושית הזהב המשנה את צבעה בתגובה למגע מהווה מקור השראה ליישומים בתחום החישה.

חיפושית הזהב, לא רק יפה ונראית כתכשיט, אלא גם מסוגלת לשנות את צבעה המתכתי והבוהק כאשר נוגעים בה. בכל פעם שנוגעים בה, צבעה הופך מזהב לאדום-כתום בהיר. החלפת הצבע מתרחשת גם באופן עצמאי ללא מגע במקרים מסוימים, כנראה בעקבות חשיפה לגורמי לחץ חיצוניים. יתכן ותכונה זו משמשת למטרות הגנה או תקשורת. בסרטון המצורף תוכלו לראות כיצד החיפושית משנה את צבעה מזהב לאדום.
המנגנון המלא להסבר שינוי הצבע עדיין לא ברור, אך נראה כי הוא קשור למבנה השריון (השלד החיצוני) של החיפושית. שריון החיפושית השקוף בנוי ממספר שכבות בעובי משתנה וביניהן חריצים וחרירים בפיזור רנדומלי היוצרים חללים. כאשר החללים בשכבות העליונות מתמלאים או מתרוקנים בנוזלים, השכבות התחתונות האדומות נחשפות או מוסתרות בהתאמה.
להחלפת צבע בתגובה לשינויים בסביבה או מגע יכולים להיות יישומים רבים בעולם הטקסטיל והחישה. 
קבוצת חוקרים מ MIT, מהמעבדה למדעי המחשב ואינטליגנציה מלאכותית, הציעו יישום למסכי מגע בהשראת חיפושית הזהב. מכשירים חכמים רבים כדוגמת טלפונים חכמים או טאבלטים, מופעלים על ידי מסכי מגע ואולי בעתיד גם מערכות גדולות יותר כמו רכבים או רובוטים יופעלו באמצעות חומרים רגישים למגע. דרושה טכנולוגיה גמישה ונגישה מבחינת עלות לייצור חומרים המגיבים למגע. החוקרים ב- MIT מציעים לפתור את הבעיה בעזרת טכנולוגיית הדפסת תלת ממד בהשראת חיפושית הזהב.
החוקרים בחרו לייצר מעברים סנסורו-מוטורים בעזרת הדפסת תלת ממדית המשלבת רכיבים אלקטרונים. הם הדפיסו התקן בצורת T  כאשר בסיסו הוא פלסטיק קשיח והחלק הנוסף מפלסטיק גמיש עם פס כסף לאורכו, המשנה את התנגדותו החשמלית כפונקציה של מתיחה, שיכולה להיווצר בעת מגע. המנגנון המיושם שונה כמובן מהמנגנון הביולוגי ולכן הפיתוח הוא יותר תכנון בהשראת הטבע מאשר חיקוי מנגנון ביולוגי.

למידע נוסף אודות החיפושית:
למידע נוסף אודות מחקר MIT
 

ללא עקבות

מאת: יעל הלפמן כהן

חברת NBD  ננוטכנולוגיות פיתחה פתרונות לניהול תכונת ההרטבה של משטחים בהשראת החיפושית הנאמיבית.
חברת NBD  ((Namib Beetle Design, הוקמה בהשראת החיפושית הנאמיבית המסוגלת לקצור ערפל מהאוויר הודות למבנה של חריצים הידרופילים לצד חריצים הידרופוביים.  החיפושית החיה בסביבה מדברית ושחונה מסוגלת להפיק מים מערפילי בוקר במשקל של כ 12% ממשקל גופה.
על החיפושית הנאמיבית ויכולתה המרשימה להפיק מים באזורים שחונים על מנת לשרוד, לצד יישומים בתחום של הפקת מים כבר כתבנו בעבר. אך חברת NBD זיהתה את המבנה הייחודי של הבליטות על כנפי החיפושית דווקא כמשטח בעל יכולות הרטבה  "Surface wettability". (הרטבה היא היכולת של נוזל לשמור על מגע עם משטח מוצק).  החברה מציעה כיום פתרונות שונים לניהול ההרטבה של משטחים מסוגים שונים ומחומרים שונים. כך למשל מוצעים פתרונות בתחום הפלסטיק, הצבע, חומרי הסיכה ועוד.
אחד היישומים המעניינים שחברת NBD  מציעה היא זכוכית ללא טביעות אצבע.  כולנו מכירים את טביעות האצבעות הנשארות כעקבות על משטחים מבריקים כגון חלונות, מסכי מחשב וכמובן מסך הטלפון. החברה פיתחה טכנולוגיה העונה לשם המסחרי “The InvisiPrint” הגורמת לטביעות האצבעות שלנו על משטחים כגון מתכת או זכוכית לא להיראות!
בנוסף לחלונות נקיים, הטכנולוגיה שפותחה חיונית למשל עבור מכשירים בעלי סנסורים אופטיים לזיהוי טביעת אצבע (מחשבים וטלפונים חכמים). הערך המתקבל הוא גם אסתטי אך גם תפקודי – מניעת שיבושים בזיהוי וקריאת טביעת האצבע.
חברת NBD  ננוטכנולוגיות היא חברת הזנק ביומימטית שהוקמה בבוסטון ב- 2012. עד כה גייסה בחמישה סבבי גיוס סכום של 12.6 מיליון דולר.
החברה מזמינה שותפים בעלי אתגרים בתחום ההרטבה לפיתוח של אפליקציות נוספות.
קישור לאתר החברה: http://nbdnano.com/

הצצה לגשר בין הביולוגיה להנדסה באמצעות ספיחת שמן

מאת: דפנה חיים-לנגפורד

כמות הידע הביולוגי גדלה בצורה משמעותית משנה לשנה,  או כמו שאנו אוהבים לומר, מרתפי המחקרים של הביולוגים עולים על גדותיהם במידע מחקרי, מידע שעם נקודת מבט יישומית/עסקית יכול להפוך לפרויקטים ביומימטיים ואפילו למוצרים.

הצצה לתפר בין המחקר הביולוגי ליישומו כאפליקציה ביומימטית ניתן לראות במחקר הגרמני שפורסם בכתב העת Bioinspiration & Biomimetics. 
המחקר עוסק ביכולות של צמחים שונים לספוג שמנים מתוך נקודת מוצא שכל עוד האנושות צורכת נפט למגוון שימושים (קצב הצריכה המשוער ל 2016 הגיע ל 94 מליון חביות נפט ביום!), אנו חשופים לאיומים של כתמי נפט כתוצאה מתאונות בתהליכי חיפוש נפט, שינועו, אחסונו וכמובן ניצולו. תאונות אלו מצריכות אותנו להתמודד במהירות וביעילות עם זיהומים של כתמי נפט ושמנים שונים בים ובמקורות מים אחרים.
מצד אחד, החוקרים מבססים את מחקרם על מחקרים קודמים של תכונות ספיחת שמן של עלי צמחים שונים. מצד שני הם בוחנים את יעילותם של חומרי ספיחה מלאכותיים. חומרי ספיחת שמן מלאכותיים אומנם בעלי קיבולת ספיחת שמן גבוהה, אך הם מייצרים זיהום סביבתי משני מעצם היותם זרים לסביבה הטבעית. מטרת החוקרים במחקר הדו-כיווני לייצר גשר בין החומרים הביולוגים הסופחים שמן לחומרים המלאכותיים סופחי-השמן על מנת לשפר את החומרים המלאכותיים באמצעות הטמעה של מודלים ומבנים טבעיים בחומרים אלו.
אחד הצמחים שנחקרו הוא הסלבינה  (Salvina Molesta). כפי שידוע ממחקרים קודמים, עלי הסלבינה (Salvina Molesta) הם סופר-הידרופוביים ("שונאי מים"), אך בנוסף, הם גם "אוהבי שמן" ועל כן יכולים באופן סלקטיבי לספוח שמן ולא מים. תכונה זו אופטימלית לחומר סופח שמן ידידותי לסביבה. החוקרים השוו את יכולת ספיחת השמן של מספר צמחי מים כמו Pistia Stratiotes ו Nelumbo Nocifera לזו של חומרי הספיחה המלאכותיים. מסתבר שאכן יכולת הספיחה של הצמחים לא נופלת מזו של החומרים המלאכותיים אך כמובן עולה עליהם במדד הסביבתיות. מעודדים מהתוצאות, המשיכו החוקרים לבחון יכולות ספיחה של שמנים ברמות צמיגות וצפיפות שונות ואת הקשר בין המורפולוגיה של יונקות הצמח (Trichomes) על יעילות הספיחה.
בשלב זה, נבנה למעשה הגשר המדעי בין הידע ההנדסי הקיים עבור חומרי ספיחת השמן המלאכותיים לבין הבסיס המורפולוגי לספיחת השמן של צמחי מים שונים. העובדה שהמחקר התבסס על ידע מחקרי רב שנים אודות מורפולוגיה של צמחים בעלי תכונות סופר-הידרופוביות, סייע לקצר את ,תהליך המחקר הביומימטי ולקדם אותו לשלב היישום של האלמנטים הביולוגים בתהליך ההנדסי. עתה החוקרים עוברים לשלב הבא של שילוב התובנות הביולוגיות במודלים המלאכותיים כדי לצמצם את ההשפעה הסביבתית של חומרי ספיחת השמן מבלי לפגוע במהירות ויעילות הספיחה בזמן תאונה.

חדש(נ)ות מהטבע ספטמבר 2017

קוראים יקרים שלום,

החודש נסקור חדשנות ביומימטית באוויר עם מגוון מזל"טים בהשראת הטבע, נדווח על דבק רפואי ביומימטי חדש שאושר לשימוש, נרחיב על תהליך של חדשנות ביומימטית שהביא לשיפור מרשים של תהליך יצור, ונסיים בשיטה ביומימטית חדשה לייצור דפוסים אופטיים בהשראת העור הקורן של דגים.

בתי ספר המעוניינים ללמד את תחום הביומימיקרי בשנת הלימודים הבאה מוזמנים לפנות למייל: info@biomimicry.org.il

בברכת שנה טובה וחתימה טובה,

שנת השראה ומעשה,

צוות ארגון הביומימיקרי הישראלי

אם זה ממריא כמו ברווז וצולל כמו ברווז... אז זה כנראה מזל"ט!?

מאת: עמיר ויס

כלים זעירים המסוגלים לפעול הן באוויר והן במים בהשראת עופות ים וחיות ימיות

בטבע קיימים בעלי חיים היודעים להתאים את תפקודם לתנאים סביבתיים שונים, ומסוגלים לעבור ביעילות בין סביבות מובחנות. כך למשל, הדיונון הענק משגר את עצמו מן המים לאוויר באמצעות סילון מים; הסלמנדרה מסוגלת ללכת על היבשה ולשחות במים. בהשראת הטבע, מפותחים כיום מוצרים הנדרשים לפעול בתנאים סביבתיים שונים, ולהתאים את עצמם למעברים בין סביבות, למשל, מעבר בין אוויר למים, יבשה לאוויר, או מים ליבשה.

סביבה של מים וסביבה של אוויר שונות מאוד זו מזו; התכונות המאפיינות כל סביבה, למשל, צפיפות, טמפרטורה, לחץ, וכד', מציבות אתגר בפני הבאים לפתח כלי המסוגל לעבור ביעילות בין אוויר למים ולהפך, ולתפקד היטב בשתי סביבות אלו.

חוקרים מאוניברסיטת שרברוק (Sherbrooke) שבקנדה פיתחו מזל"ט קבוע-כנף (SUWAVE)   Sherbrooke University Water-Air Vehicle, הממריא מאגמים ונוחת בהם בתהליך שתוכנן בהשראת עוף המים מלארד (Mallard duck). מטוס קבוע-כנף יעיל לשיוט ולשהייה ממושכת באוויר, אך לרוב הוא מחייב תשתית תומכת להמראה ולנחיתה. לעומת זאת, מזל"ט ה-SUWAVE  תוכנן כך שהוא נוחת "נחיתת אונס" מבוקרת על משטח מים. המזל"ט נטען באנרגיה סולארית כאשר הוא צף על המים, וממריא ממשטח המים באמצעות מנגנון מכני ייחודי: החלק המרכזי של גוף המזל"ט מכיל ציר אשר בצידו האחד סוללה ובצידו השני מדחף. הטיית הציר גורמת להטיית גוף המזל"ט ולהוצאת המדחף מהמים. לאחר מכן מנוע המזל"ט מופעל, והציר מתיישר עם המזל"ט בכיוון הטיסה.
 



חוזק המבנה של המזל"ט ומימדיו הקטנים – משקלו 580 גרם – מאפשרים לו לעמוד בנחיתה האגרסיבית אך המבוקרת. המזל"ט תוכנן גם להיות עמיד במים ובעל כושר ציפה.

מזל"ט אחר, AquaMAV – Aquatic Micro Air Vehicle, פותח על ידי צוות חוקרים ב Imperial College of London . זהו כלי טיס הצולל לתוך מקור מים בהשראת יכולות הצלילה של עופות ים, מניע את עצמו לפעולה מתחת למים, ולאחר מכן חוזר לטוס באוויר. אפשר יהיה להשתמש בכלי כזה בעתיד לשיגור מצוללת ולחזרה אליה בתום המשימה.

גם ה AquaMAV הוא כלי קטן: משקלו כ-200 גרם ומוטת כנפיו היא של 60 ס"מ. לכן, הוא מסוגל לצלול למים מבלי להינזק מעוצמת הפגיעה במשטח המים. בעת הצלילה מתקפלות הכנפיים לאחור ב-90 מעלות, בדומה לאופן שבו עופות ים צוללים למים.

על מנת לפתח את יכולותיו של המזל"ט להמריא מן המים לאוויר, חקר הצוות את הדיונון המעופף,  Oceanic Flying Squid ,  המשגר עצמו לאוויר ע"י הזרקה לאחור של סילון מים. בהשראת הדיונון, הותקן במזל"ט זה מיכל לחץ המכיל CO2 המשמש לשיגור הכלי אל מחוץ למים.

 
 
צוות נוסף של מעבדת מחקר רובוטית ב  Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, פיתח כלי זעיר קבוע-כנף UAAV - Unmanned Aerial-Aquatic Vehicle, המונע באמצעות מערכת הנעה יחידה המשמשת אותו גם באוויר וגם במים. כלי זה עובר מן המים לאוויר בהשראת יצור מימי נוסף - דג מעופף - המאיץ עצמו בתוך המים, ואז מזנק לאוויר ומשתמש בסנפיריו הארוכים ככנפיים לדאייה.

כלים אלו נועדו לעריכת מחקר ימי על ידי צילום או איסוף דגימות מתוך המים ועיבודן.