הנדסה חקלאית

הנדסת מערכות גידול, ייצור וסביבה

• שטנברג גיאורגי

  צוות: giorgi@agri.gov.il Technion

  פלטפורמת חישה אופטית דואלית לניטור סביבתי בזמן אמת ומרחוק של מזהמי גופי מים

  אנו מציעים לפתח פלטפורמת חישה אופטית דו-מודלית הנשלטת מרחוק לניטור מזהמי מים בזמן אמת. הביוסנסור המתוכנן מבוסס על סיליקון נקבובי, חומר בסקלה ננומטרית, שמציע רגישות אופטית מוגברת למגוון רחב של אנליטים סביבתיים שעוברים אינטראקציה ספציפית עם פני שטח החיישן. בנוסף, חלקיקי פחמן קוונטיים בעלי תכונות פלואורסצנטיות, המציגים הארה לומינסנטית חזקה ורגישה בהתאם לסביבה המולקולרית המקומית, יוטמעו בתוך הננו-מבנה. פלטפורמת חישה אופטית המוצעת, תורכב משתי יכולות חישה מותאמות (החזרת אור ופלורסנציה) אשר ינטרו ברציפות (i) חיידקים, (ii) עומסי נוטריינטים עודפים, באמצעות מערך חישה פונקציונלי שבו שינויי ההחזרה של הננומבנה (עוצמת אור המוחזר ואורך הגל, בהתאמה) נאמדים ע"י reflective interferometric Fourier transform spectroscopy, (iii) מזהמי מתכות כבדות ינוטרו ע"י שינויי תכונות פלואורסצנטיות של המבנה ההיברידי, המשלב חלקיקי פחמן קוונטיים בתוך סיליקון נקבובי. האב טיפוס של הביוסנסור המוצע ייבדק על דוגמאות מים אמתיות ובהמשך נבצע ניסויי שדה להדגמת הפוטנציאל היישומי של הטכנולוגיה עבור תרחישים אמתיים.

• שטנברג גיאורגי

  צוות: Dr. Nirala

  ביומרקרים כליליים: ננו-חיישן חדשני לגילוי מוקדם ואמין של תפקוד לב ירוד

  מחלות לב וכלי דם (CVD) הן הגורם המוביל לתמותה בקרב גברים ונשים ברחבי העולם עם השלכות בריאותיות הרסניות, כאשר שכיחותן גדלה בהתאם לאוכלוסיית העולם המזדקנת. על אף המשאבים הרבים המוקצים לטיפול בחולים אלו ושיפור הטיפולים המניעתיים, עדיין הלוקים במחלות חווים סיבוכים רבים וירידה באיכות החיים, ללא יכולת מצד המטפל לחזות סיכון מבעוד מועד ולהתאים טיפול מניעתי. לכן, ישנו ביקוש רב עבור מגוון מכשירי זיהוי וניטור ניידים, אמינים, מהירים, בעלות נמוכה לגילוי מוקדם של אופי וחומרת המחלה. מספר ביומרקרים קרדיווסקולריים מבוססים קלינית נמצאים בשימוש פרוגנוסטי מקדים ל-CVD, ע"י אומדן ריכוזם בבדיקת דם פשוטה כקורלציה לחומרת המחלה. במסגרת מחקר זה, אנו נפתח ננו-חיישן חדשני לגילוי מוקדם של התקף לב ואומדן החמרה במצב הקרדיווסקולרי של המטופל, ע"י ניטור ממוקד בשינוי בערכי טרופונין, הביומרקר הנבחר בנוזל הפלסמה של החולה. החיישן יתבסס על תרחיף שיגיב עם ממברנות molybdenum disulfide (MoS2) שישנו את תכונותיהן הפיסיקליות בתגובה ביוכימית ספציפית, מהירה ורגישה לנוכחות הביומרקר הייעודי בדוגמא הנבדקת.

• שטנברג גיאורגי

  צוות: דר' סבטלנה ברדנשטיין

  פלטפורמת חישה אופטית חדשנית לזיהוי ואומדן מהיר של חיידק מסוג Brucella

  מטרת הפרויקט היא לפתח ביוסנסור גנרי חדשני לזיהוי ספציפי של חיידק מסוג Brucella בדוגמאות מהמשק החי (חלב או דגימות דם). אנו מתכננים לעצב ולבנות מכשיר בעל יכולות דיווח אוטונומיות, בטכנולוגיית "מעבדה-על-שבב" המבוסס על התמרה אופטית בזמן-אמת, המדווח על נוכחות אנטיגן יעד בדוגמה הנבדקת וכך להסיק על בטיחות צריכתה ו/או בריאות החיה בהתאמה לדרישות הרגולטוריות. פלטפורמת הביוסנסור תתבסס על סיליקון ננומטרי נקבובי שיכולותיו האופטיות הוכחו לניטור מגוון רחב של אנליטים. הביוסנסור יבצע מספר פעולות אוטונומיות: קיבוע, הפרדה וזיהוי ספציפי של אנליט המטרה על-ידי התמרה אופטית, בצורה סימולטנית ובכך יתאפשר זיהוי רגיש ומהיר של איכות ובטיחות הדוגמה באמצעות מכשיר יחיד, פשוט ונייד (ללא צורך בהסתמכות על אנליזה מעבדתית). הגילוי המוקדם ע"י הניטור השיטתי יאפשר ביצוע פעולות מניעה במטרה למגר את הנגע התברואתי, למנוע את התפשטותו לעדרים נוספים ולמזער את הנזקים הכלכליים לתעשיית הבקר/החלב. בשלבים מתקדמים, החומרים, השיטות, דרכי החישה והידע התשתיתי שיפותחו ממחקר זה ייושמו גם לניטור אקטיבי של דוגמאות ממקורות אחרים (בע"ח אחרים).

• שטנברג גיאורגי

  צוות: Dr. Nanda Kumar

  מערכת חישה אופטית חדשנית לזיהוי ואפיון מהיר של רעלני הבוטולינום

  מטרת המחקר היא לפתח מערכת חישה גנרית בצורה של חיישן ביולוגי זעיר לזיהוי רעלן הבוטולינום בדגימות, תוך אפיון סוג הרעלן ואומדן פעילותו, בעלת רגישות וסגוליות זהות או גבוהות מאלו של שיטת ה-gold standard בעכברים. אנו מתכננים לעצב ולבנות מערכת דיווח עצמית, בטכנולוגיית "מעבדה-על-שבב" המבוססת על התמרה אופטית בזמן-אמת, המתריעה על נוכחות ישירה של רעלן פעיל בדגימות.

• שטנברג גיאורגי

  צוות: ד"ר רן סוצקוורין

  פיתוח פלטפורמת חישה ניידת לזיהוי מתכות כבדות, שיירים אורגניים ורמת חומציות ברזולוציה גבוהה לניסויי שדה

  המטרה הכוללת של הפרויקט הינה לפתח פלטפורמת חישה משולבת חדשה המבוססת על ננו-טכנולוגיה וננו-חומרים לניטור מזהמים סביבתיים בדוגמאות מימיות. אנו מתעתדים לפתח ולבנות מערכת חישה המשלבת התמרה כפולה (אופטית ואלקטרו-כימית) על-גבי מערכת אחת, המעריכה בזמן-אמת את נוכחותם של מתכות כבדות, שיירים אורגניים ודרגת חומציות בדוגמא הנבדקת ובכך מסיקה על הבטיחות הכוללת של מאגרי המים שנדגמו. הננו-חיישן מורכב מסיליקון נקבובי, פוליאנילין משולב עם ננו-חלקיקי פחמן ושכבות פוליאנילין, חומרים בסקלה ננומטרית, שמציעים רגישות מוגברת למגוון רחב של אנליטים סביבתיים.

• שטנברג גיאורגי

  צוות: Dr. Nanda Kumar

  זיהוי מקדים של דלקת עטין תת קלינית בחלב פרות באמצעות מעבדה-על-שבב

  גילוי מוקדם של דלקת עטין תת קלינית בפרות חלב ע"י פיתוח פלטפורמת חישה אופטית חדשה. הגישה הרב-תחומית המוצעת, מבוססת על שילוב חדשני של ננו-חומרים עם אלמנטי זיהוי רגישים ויציבים לבניית מעבדה-על-שבב, מנטרת אופטית את נוכחות הדלקת בפרות חלב. ההתקן מאפשר ניתוח רגיש, מהיר, ללא שימוש בסמנים של דוגמאות חלב אמתיות באמצעות מכשיר יחיד, פשוט ונייד.

• ויטושקין ילנה

  צוות: ד''ר ילנה ויטושקין

  שיטות מדידה זרימה ומעבר חום, בקרת אקלים ואור בחממות, גידול רב-שכבתי, פיתוח מודלים נומריים

  דרושים סטודנטים\יות לתאור שני או שלישי למעבדה העוסקת בפיתוח טכנולוגיות לעיצוב בתי צמיחה פתוחים וסגורים עם דגש על אספקת תנאים אופטימליים לצמיחה, חיסכון באנרגיה וניצול אנרגיה מתחדשת. מחקרים מתבצעים על ידי שימוש בשיטות מדידה זרימה ומעבר חום, בקרת אקלים ואור בשילוב עם פיתוח מודלים נומריים CFD. דרישות: תואר שני/ראשון בהנדסת מכונות/הנדסת חשמל/ביוטכנולוגיה/מדעים מדויקים. יתרון לבעלי ניסיון בתחומים כגון שיטות נומריות בהנדסה, מערכות בקרה ואנרגיה מתחדשת.