ד"ר כפיר בן הרוש

ד"ר כפיר בן הרוש, המחלקה להנדסה כימית
חומרים מבוססי חלבון – עתיד ירוק יותר.
על פי תחזיות רבות, סיבים מבוססי חלבון יהוו ללא ספק מרכיב חיוני ועיקרי בשוק הסיבים הסינתטיים ששוויו מאות מיליארדי דולר בארצות הברית בלבד, וזאת משום השימוש הנרחב בסיבים בתעשיות הרכב, הטקסטיל והרפואה. שימוש בחלבונים סיביים ולא בפולימרים סינתטיים בבניית חומרים בכלל וסיבים בפרט, הוא גישה רבת עוצמה, וזאת בשל כמה מאפיינים:
1. חומרים ידידותיים לסביבה ("ירוקים") – ייצור ופירוק החומר הביולוגי מלווה בתהליכים טבעיים, וזאת בניגוד לפולימרים סינתטיים שמקורם בתוצרי נפט.
2. תכונות מכניות פנומנליות העולות לעתים על פולימרים סינתטיים.
3. צפיפות נמוכה של חומרים חלבוניים, דהיינו קבלת חוזק רב ומשקל נמוך.
4. שליטה בתכונות הפיזיקליות על ידי שליטה במספר וסוג אבני הבניין (חומצות אמינו).
5. התאמה ביולוגית רחבה (הכרחי ליישומים רפואיים).
סיבים המבוססים על חלבוני משי העכביש הינם בחזית המחקר והפיתוח באקדמיה ובחברות ביוטכנולוגיה בעולם, וזאת בעיקר בשל אנרגיית השבירה (toughness) הגבוהה שלהם, שאף חומר טבעי או סינטטי משתווה אליהם. במעבדה אנו משתמשים בחלבון הלמין, שהוא חלבון סיבי הנמצא בגרעין התא הביולוגי במבנה של רשת סיבים המגנה על החומר התורשתי (DNA). מחלבונים אלו הצלחנו לייצר לראשונה בעולם חומרים שונים, ובעיקר סיבים, בעלי אנרגיית שבירה גבוהה מזו של סיב משי העכביש. לפיכך, חלבוני הלמין הינם כרגע החלבונים היחידים,  מלבד חלבוני משי העכביש, היכולים להוות חומר גלם במגוון יישומים הדורשים אנרגית שבירה וחוזק רב.  מלבד זאת, אנו עסוקים בפיתוח ואפיון סיבים אלו על ידי שינוי שיטתי של מבנה החלבון הבודד על מנת 1) לייצר סיבים ויריעות עם תכונות חדשות ומשופרות, 2) לחשוף את השינוי בארגון המולקולרי, כדי לקשור בין המבנה ההיררכי לבין התכונות הפיזיקליות, 3) להשתמש בסיבים אלו עבור יישומים רפואיים, 4) למצוא את החלבון אשר ישלב תכונות מכניות נדרשות ועלויות ייצור נמוכות, וזאת כדי לקדם את המטרה שחלבונים ישמשו בעתיד כחומר הגלם העיקרי בבניית חומרים.