בתוך הגוף או באמצע השדה – תחומי המחקר בהנדסת חומרים פולימרים בשנקר נמצאים בכל מקום

דבק המחליף קיבוע עצמות, אריזות מתכלות ואכילות ומיחזור רשתות חקלאיות פלסטיות מעורבות בחציר הם חלק מהפרוייקטים עליהם עובדים במחלקה

תחומי המחקר המגוונים של המחלקה להנדסת פולימרים בשנקר מכסים כמעט את כל תחומי החיים. עובדה זו ממחישה עד כמה הפולימרים הם חלק בלתי נפרד מהמציאות שלנו ואפשרויות המחקר הן רבות ומרתקות. לסטודנטים לתואר שני, יש מבחר גדול של תחומים להתמקצע בהם וחברי הסגל מובילים אותם במקצועיות, תוך מתן הנחיה למשתלמים.

מחקר בתחום פולימרים ביו-רפואיים 

פרופ' דן לויטוס, חבר סגל בשנקר כמעט 12 שנים, מוביל את התחום המעניין של פולימרים ביו-רפואיים אשר משמשים במערכות שונות הפוגשות את גוף האדם. הדרך האקדמית שלו התחילה בתואר ראשון בשנקר, המשיכה לתואר שני באוניברסיטת לואל בארה"ב, אשר משתפת פעולה עם שנקר. לאחר מספר שנים של עבודה בתעשיית הפלסטיק והשלמת הדוקטורט בהנדסה ביו רפואית בראטגרס בארה״ב, חזר למחלקה כמרצה מן המניין לתואר ראשון ושני.

תחום מחקר מרכזי שהוא מוביל בשיתוף עם פרופ' אנה דותן עוסק בפיתוח דבק לעצמות אשר יוכל להחליף את הצורך בקיבוע השבר עם גבס או ברגים ופלטות קבועות או זמניות. הדרישות מהדבק רבות ומורכבות: עליו להיות ביו-קומפטיבילי, אוסטאו-קונדוקטיבי וביו-מתכלה על מנת שלא יעשה נזק לרקמות הגוף, יוכל לצאת ממנו לאחר סיום תפקידו ולאפשר קירבה בין חלקי העצם למטרת איחוי. בנוסף, על הדבק להיות רגיש לקרני רנטגן כדי שנוכל לזהותו בצילום. מעל כל דרישות אלו, יש צורך שיהיה בצמיגות הנוחה לעבודה בניתוח לפרוסקופי זעיר פולשני כדי לצמצם זיהומים וסיבוכים אפשריים. המחקר ממומן על ידי הרשות לחדשנות, עבר בהצלחה ניסויי In Vitro (ניסויי מעבדה, ללא גוף חי), וממשיך לניסוי In vivo בבעלי חיים ארוכי גפיים. בניסויים בודקים את תכונות הדבק ותהליך ההדבקה לצד בדיקות המיכשור ותכן האפליקטור.

מחקרים נוספים כוללים הדפסה של מיקרו טיפות מחומר פולימרי סופר אמפיפובי (דוחה מים ושמנים). מיקרו טיפות אלו יכולות להכיל תרופה לשיחרור מבוקר, כמו קנאביס – ששימש במחקר זה, ולסייע בטיפול במחלות כרוניות כמו סרטן או דלקות שונות. חברת התרופות הגרמנית MERCK מתעניינת בטכנולוגיה. 

דוגמה למחקר נוסף הממומן על יד רשות החדשנות הוא אריזות מתכלות המיוצרות מרב סוכר המופק מאצה. הבוצה הירוקה הנשארת בתהליך יכולה להיות לעזר כתוסף מזון לבע"ח, קוסמטיקה ועוד. המחקר נעשה בשיתוף עם המכון לחקר ימים ואגמים באילת, ונתמך על ידי חברת כפרית מקיבוץ כפר עזה.

מחקר בתחום אריזות אקטיביות, מתכלות ופולימרים חכמים

פרופ' שמואל קניג הוא מייסד המחלקה להנדסת חומרים פולימרים בשנקר, כיהן כדיקן הפקולטה להנדסה ובשנת 2021 נבחר לסגן נשיא שנקר לאקדמיה, מחקר, פיתוח ויצירה. במסגרת תפקידיו, פרופ' קניג מפתח שיתופי פעולה עם מוסדות מחקר, פיתוח ואקדמיה ברחבי העולם: האיחוד האירופאי, ארה"ב, המזרח הרחוק וגם, בזכות הסכמי אברהם, עם מדינות המפרץ – אבו דאבי ובחריין, ובאפריקה – מרוקו. שיתופי הפעולה מתמקדים בנושאי פולימרים בעלי יכולת התכלות ביולוגית ופולימרים פונקציונליים. לשנקר הסכם שיתוף פעולה עם אוניברסיטת EUROMED אשר בעיר פז במרוקו, המאפשר גם חילופי סטודנטים וסגל למטרות מחקר והוראה. הוגשו לאיחוד האירופאי שתי תוכניות מחקר למימון במסגרת מאגדים ייעודיים שהוקמו. פעילות משותפת במחקרים יש גם עם פורטוגל, ספרד, איטליה, יוון וצרפת. 

מחקר אותו מרכז פרופ' קניג עוסק בפיתוח של אריזות מחלבונים ופולי-סכרידים למוצרי אריזה ובדי טקסטיל. האריזות הן לא רק מתכלות אלא גם ניתנות לאכילה (Edible) ותוכלנה לשמש כמזון לבעלי חיים. בנוסף נחקרות מערכות החלבונים לשימוש באריזות חכמות (Active packaging), אשר להן תכונות אנטי-בקטריאליות שתורמות לביטחון המזון – הארכת חיי מדף ומניעת קלקול המזון. המחקרים מתבצעים ע"י חברי הסגל במחלקה להנדסת חומרים פולימרים בשילוב סטודנטים בתואר שני.

"אני מאמין שאנחנו בשנקר צריכים להכשיר סטודנטים התורמים לתעשייה ולמדינת ישראל, והמכירים את הסביבה הבינלאומית. חלק גדול מהעשייה שלנו ממוקדת בכך", הוא מסכם.

מחקר בתחום קיימות, מיחזור וחומרים ביו-מתכלים

פרופ' אנה דותן היא בוגרת שנקר בכימיה טקסטילית. מבחינתה זוהי סגירת מעגל להיות חברת סגל בפקולטה ולאחרונה אף נבחרה לכהן כראש המחלקה להנדסת חומרים פולימרים (ראו הרחבה). כמי שמעידה על עצמה כי נושא הקיימות והמיחזור קרוב לליבה, אנה תמיד מחפשת את המקומות בהם היא תוכל לתת פתרונות יישומיים להתמודדות עם מטרדים סביבתיים אשר נותרים ללא מענה. כך לדוגמה, פרוייקטי מחקר במסגרת מאגד Circle בו פותח פתרון לשימוש בגפת זיתים כחומר משריין לחומרים ממוחזרים. גפת זיתים מהווה מטרד סביבתי אשר נוכחות הפוליפנולים הופכת אותה לרעילה במיוחד ומזהמת קרקע ומקורות מי תהום. תחום נוסף של פסולת חקלאית שניתן לה פתרון הוא לפסולת רשתות פלסטיות המעורבות עם חציר. הפרוייקט היה בשיתוף עם חברות תמה וכרמל אולפינים ובמסגרתו הופכים פסולת זו לחומר גלם ממנו ניתן לייצר מוצרים נילווים לתחום החקלאות. חלק מהמחקר עסק בגימלון התהליך כך שתמה יכולה לבצע איסוף של פסולת זו מהחקלאים, ולבסוף לקבל חומר גלם לייצור מוצרים חדשים. רשתות לחציר אלו נפוצות מאוד בשימוש בארה"ב ובאירופה והפיתוח מהווה פתרון משמעותי לפסולת אשר אחרת הייתה הולכת להטמנה או שריפה.

פרוייקט נוסף הוא במסגרת מאגד חדש – Bioplus, אשר מפתח חומרים ביו מתכלים ליריעות חקלאיות, סטרץ' ושרינק, בשיתוף עם פרופ' עמוס אופיר. הפרוייקט שוקד על שיפור התכונות המכאניות הדרושות למוצרים אלו ומבטיח התכלות מלאה תוך חצי שנה בתנאי קומפוסט. מחקר אחר מחפש פתרון להחלפת הטיטניום די-אוקסיד בבקבוקי PET (בעיקר בקבוקי חלב). הבעיה עם בקבוקים לבנים היא שכרגע אינם עוברים מיחזור. החלפה של צבען זה תפתור את בעיית המיחזור וגם תציע פתרון העומד ברגולציה הדורשת הוצאה של TiO₂ מאריזות מזון. עוד בנושא אריזות מזון הוא מחקר של חלבון הסויה, בשיתוף עם פרופ' מיטל זילברמן, מאוניברסיטת תל אביב, המציע חסמות גבוהה לחמצן ויוכל לשמש גם כתחליף טבעי ל-EVOH ביריעות פוליאולפיניות לאריזת מזון. 

תואר דינמי בתחום מתחדש תדיר

מדע הפולימרים משתנה ומתפתח כל הזמן. ביחד עם התרומה האדירה של הפלסטיק, קיימת אחריות הרובצת לפתחה של התעשייה והיא לפתור את בעיית הפסולת אשר נוצרה. תחומי המחקר המגוונים בשנקר מבטיחים עניין רב לצד תרומה לאיכות הסביבה העולמית. 

פרופ' אנה דותן מונתה לראש מחלקת הנדסת חומרים פולימרים

לאחרונה החליפה פרופ' אנה דותן את פרופ' עמוס אופיר כראש מחלקת הנדסת חומרים פולימרים. במשמרת שלה, היא נאלצת להתמודד עם המציאות החדשה בעקבות מלחמת "חרבות ברזל". "המחלקה שלנו מגוייסת למלחמה," אומרת אנה. "כ-30% מכלל הסטודנטים בתואר הראשון משרתים במילואים, ובשנה הראשונה המספר עובר את ה-50%. באופן טבעי, פתיחת שנת הלימודים נדחתה כרגע לדצמבר. הצוות האקדמי כולו בודק אילו התאמות ניתן לעשות עם הסילבוס הנלמד ובוחן חלוקה לסמסטרים קצרים. אנחנו נעשה כל מאמץ להתחיל את שנת הלימודים ביחד עם כל המילואמניקים שלנו", מסכמת אנה.

שנקר ידועה בעיצוב האופנה שלה, אולם אנה שמה למטרה לפרסם גם את מחלקת ההנדסה הייחודית בארץ, המציעה לסטודנטים שילוב של תואר יישומי ולימודים מולטי-דיסציפלינריים המאפשר השתלבות מהירה בתעשייה. "המחלקה שלנו איכותית ואין רבות כמוה בעולם", מעידה אנה. "תואר ראשון שלנו בהנדסת חומרים פולימרים בשילוב עם עיצוב תעשייתי ייחודי מסוגו בעולם. מסלול זה מעורר תהודה אצל הסטודנטים וזוכה להצלחה רבה".

למידע נוסף על אפשרויות ללימודים לתארים מתקדמים בהנדסת פולימרים בשנקר, הקליקו על הקישור.