במחקרים קודמים בודדנו מצמחי מרפא מספר חומרים בעלי השפעות מיטיבות על שלושה סוגי תאים שונים במוח, ואנו מקווים לפתח מהם תרופות או תוספי תזונה. כניסתם של חומרים מהדם למוח מוגבלת על ידי מחסום הדם-מוח.(Blood Brain Barrier) מטרת המחקר הינה לפתח שיטות שיאפשרו כליאת החומרים בננו-חלקיקים שישפרו את המעבר שלהם דרך מחסום זה למוח.

משטחים המאופיינים בזווית הרטבה גבוהה מ-150 ᵒ מוגדרים כמשטחים סופר-הידרופוביים. משטחים אלו הם אטרקטיביים במיוחד מכיוון שהם מציגים תכונות כגון אנטי-הדבקה, משטחים המתנקים מעצמם ומניעת זיהומים. בטבע מצויות מערכות סופר-הידרופוביות כגון עלה הלוטוס המשלבות חספוס ננומטרי ומיקרוני של פני שטח (roughness) יחד עם אופי הידרופובי של החומר ממנו עשוי המשטח. אנו מעוניינים לפתח שיטה חדשה שתאפשר ייצור של משטח סופר-הידרופובי על בסיס חלקיקי סיליקה בגדלים ננומטריים ומיקרוניים המאופיינים בתכונה ייחודית של אמפיפיליות (Amphiphilic) – חלקיקי ג'אנוס – אשר יסונתזו על ידי שיטה ייחודית שמפותחת במעבדתנו של טיפול שטח אסימטרי המבוסס על פונקציונליזציה אסימטרית בעזרת סילניזציה (silanization) של מולקולות (ligands) לחלקיקי הסיליקה. חלקיקי ג'אנוס ישולבו במטריצה פולימרית על ידי אקסטרוזיה או קו-אקסטרוזיה או בחומר ציפוי ויישומו על משטחים פולימריים תוך השגת חיספוס ניתן לכוונון של פני השטח.

המחקר המוצע הנוכחי מציג פיתוח של חיישן כימי/כימו רזיסטיבי ננו-מרוכב חדשני עבור זיהוי אתילן. עד היום דווחו בספרות מגוון גישות לחישת אתילן ביניהם כרומטוגרפיית גז, חיישנים אופטיים ועוד. למרות הפעילות הרחבה בתחום, עדיין קיים פער טכנולוגי ביכולת ליצור חיישנים יישומיים המאופיינים בערכי רגישות וסלקטיביות גבוהים, או, חיישנים ממוזערים שניתן לשלבם בחדרי קירור ואף באריזות מזון. במחקר הנוכחי מבוצע פיתוח של חיישן כימי ננו מרוכב חדש עבור זיהוי אתילן המתבסס על על צינוריות פחמן ננומטריות משולבות בשכבה פולימרית. יצירת חיישן מיניאטורי חסין ועמיד בעל ביצועי חישה גבוהים לאורך זמן,

התיישבות ויצירת ביופילם של פתוגנים על משטחים שבאים במגע עם מזון מהווים סכנה לבטיחות מזון. בפרויקט זה נפתח גישה לקישור של ננו-חלקיקים אנטימיקרוביאלים פעילי מגע לפני שטח של משטחים ואריזות מזון. ננו-חלקיקים אנטימיקרוביאלים פעילי מגע יפעלו נגד חיידקים ללא שחרור של מרכיב אניטימיקרוביאלי לסביבה וזה יתרון בטיחותי חשוב בפרויקט ישולבו שיטות מתקדמות מתחומים של מדעי החומרים וננו-טכנולוגיות עם שיטות מיקרוביאולוגיות

ציפויים אכילים מהווים גישה בטוחה ויעלה לשיפור השתמרות והארכת חיי אחסון של תוצרת חקלאית. במעבדתנו מפתחים דור מתקדם של ציפויים אכילים פעילים. הציפויים יהיו מבוססים על פולימרים טבעיים וננו-מבנים הכוללים מרכיבים פעילים טבעיים גם כן. הפרויקט כולל עבודה עם פולימרים טבעיים, לימוד מגוון שיטות מתחום ננו-טכנולוגיה ומדעי חומרים . הציפויים יושמו על פירות וירקות ובפרויקט ילמדו שיטות לבדיקת איכות תוצרת חקלאית

נזקים מיקרוביאלים מהווים איום עיקרי לבטיחות ואיכות של תוצרת חקלאית ומזון. לכן, התבססות חיידקים במזון או במשטחי עבודה שבאים במגע עם המזון מהווה בעיה מיקרוביאלית קשה ונחשבת כאחד האתגרים הקשים ביותר של תעשיית המזון כיום. במהלך ההתבססות של חיידקים, נוצרות קהילות מורכבות של תאים שמכוסות במטריקס פולימרי הנקראות ביופילמים. לחיידקי הביופילם (תאים וגטטיביים ונבגים) יש עמידות מוגברת בפני טיפולים אנטימיקרוביאליים הנערכים במהלך עיבוד ואחסון המזון. לפיכך, קיים צורך לפתח גישות חדשות, ידידותיות לאדם ולסביבה, לעיכוב היווצרות של ביופילמים במזון או במשטחי עבודה שבאים במגע עם המזון. אנו מעוניינים לפתח משטחים חדשניים אשר מונעים יצירת ביופילם על מנת לפגוע בהתבססות החיידקים במערכות המשמשות את תעשיית המזון. צפוי שפיתוח טכנולוגיה אפקטיבית למניעת התבססות של חיידקים על משטחים יוביל לשיפור איכות ובטיחות המזון.

"מיקרואורגניזמים פוטוסינטטיים (פיטופלנקטון) מהווים חלק חשוב במערכת האקולוגית של בריכות דגים, כמו גם במאגרי מים אחרים. הרכב אוכלוסיית הפיטופלנקטון משתנה ותלוי בתנאים בבריכה, כאשר חיידקים כחוליים (ציאנובקטריה) מהווים חלק מאוכלוסייה בתנאים מסוימים עשויים מינים מסוימים של חיידקים אלה להשתלט על אוכלוסיית הבריכה, תופעה הנקראת פריחה. מצב כזה עשוי לגרום להצטברות של טעמי לוואי או רעלנים המיוצרים על ידי אותם חיידקים הן במים ובהן בדגים. פריחות חיידקים כחוליים מזיקות מהוות את אחת הבעיות הסביבתיות הקשות ביותר במדינות רבות, ויש להן השלכה ישירה על איכות ובטיחות דגי בריכות בארץ ובעולם. בפרויקט המוצע אנו מפתחים תכשיר מבוסס ננו-חלקיקים אשר פוגע באופן סלקטיבי בחיידקים כחוליים תוך פגיעה מינימלית במיני פיטופלנקטון אחרים ובאורגניזמים נוספים בבריכה, ועל ידי כך יאפשר טיפול בטוח וידידותי לסביבה בפריחות של חיידקים כחוליים. הסטודנט שייבחר יעסוק הן בסינטזה כימית של ננו-חלקיקים והן באפיון פעילותם כנגד אצות וחיידקים כחוליים תוך שימוש בשיטות מיקרוביאליות ומיקרוסקופיה מתקדמת. " ;

העבודה תהווה חלק מהפרויקט הממומן ע"י מדען ראשי של משרד החקלאות. כיטוזן – ביופולימר (רב-סוכר) בעל תכונות ייחודיות, בפרט פעילות אנטי-מיקרוביאלית. במסגרת העבודה, הסטודנט יפיק כיטוזן מפסולת של תעשייה ביוכימית (ייצור חומצת לימון ע"י פטריית העובש אספרגילוס ניגר), יכין ננו-חלקיקים על בסיס הכיטוזן הפטרייתי, ויערוך אופטימיזציה של התהליכים הנ"ל. בשלב השני של העבודה, תיבחן פעילות אנטי-מיקרוביאלית של החלקיקים כנגד מחוללי מחלות צמחים. הפעילות תיבחן במערכות "אין ויטרו" ובשלב האחרון של האבודה בפירות ו/או ירקות. כמו כן, תיבחן הפעילות האליסיטורית של החלקיקים, כלומר יכולתם להשרות תגובות הגנה אנטי-מיקרוביאליות ברקמות צמחיות. היות והפרויקט יכלול פעילות בתחומי כימיה וביולוגיה, מהמועמד להיות בעל ידע בשני התחומים עם ניסיון מעשי של עבודה במעבדה כימית ומעבדה ביולוגית.

תרכובות פנוליות ידועות כבעלות פעילות אנטי-חמצונית (אנטיאוקסידנטית) ואנטימיקרוביאלית. נוסף על כך, לחומרים פנוליים מסוימים יש יכולת התקשרות עם ביופולימרים באמצעות קשרי מימן מרובים. בעבודה זאת, ננצל את התופעה הנ"ל להרכבה עצמית של חלקיקים אנטי-חמצוניים על בסיס חומרי טבע. נשתמש בפסולת אגרו-תעשייתית כמקור להפקת מרכיבים לייצור החלקיקים. במסגרת העבודה, הסטודנט יכין ויאפיין ננו-חלקיקים מחומרי גלם שונים ויעשה אופטימיזציה של שיטת ייצור החלקיקים. תיבחן פעילות אנטי-חמצונית ואנטי-מיקרוביאלית של החלקיקים כנגד הגורמים הכימיים והביולוגיים המביאים לקלקול המזון. הפעילות תיבחן במערכות "אין ויטרו" ובשלב האחרון עם דוגמאות של מוצרי מזון (מיצים, מוצרי בשר וחלב). היות והפרויקט יכלול פעילות בתחומי כימיה וביולוגיה, מהמועמד להיות בעל ידע בשני התחומים עם ניסיון מעשי של עבודה במעבדה כימית ומעבדה ביולוגית.

כורכומין הינו חומר טבעי מקבוצת תרכובות פנוליות, מרכיב פעיל עיקרי של תבלין טורמריק (כורכום). החומר הוכח כבעל פעילות ביולוגית מגוונת, בפרט עוצמה אנטי-מיקרוביאלית גבוהה. אולם, עקב מסיסותו הנמוכה במים, יישום הכורכומין דורש הכנת מערכות הובלה (DELIVERY) אשר מאפשרות פיזור החומר בסביבה מימית, כגון הפיכתו לננו-חלקיקים (ננו-כורכומין). במסגרת העבודה, הסטודנט יכין ויאפיין את ננו-חלקיקים של כורכומין. קיבוע של ננו-כורכומין על פני חומרים פלסטיים (פוליאתילן, פוליאמיד) יעשה בשיטות של סונוכימיה, כלומר בעזרת גלי אולטרסאונד. בשלב השני של העבודה, תיבחן פעילות אנטי-מיקרוביאלית של המשטחים המצופים ננו-כורכומין ובפרט השפעתם על התפתחות ביופילמים מיקרוביאליים. תיבחן האפשרות להגברת יעילות המשטחים ע"י הארה (פוטואקטיבציה). היות והפרויקט יכלול פעילות בתחומי כימיה וביולוגיה, מהמועמד להיות בעל ידע בשני התחומים עם ניסיון מעשי של עבודה במעבדה כימית ומעבדה ביולוגית.