Page 12 - מגזין הטכניון | חורף 2009

" המש י מה ה י א ל שמ ו ר ע ל הח ו מ ר י ם הא ל ה
בסב י ב ה המ י מ י ת : של א י תחמצ נ ו , של א י תפ ר ק ו ,
ו ש י ה י ו ז מ י נ י ם מ ב ח י נ ה ת ז ו נ ת י ת "
ויטמינים, אומגה 3, נוגדי חימצון, בטא-קרוטן
- כל אלה הם "נוטרסאוטיים", כלומר חומרים
הנמצאים על הגבול בין עולם התזונה
.(pharmaceutics( לעולם התרופות )nutrition)
על חשיבותם של חומרים אלה אין כמעט
עוררין, אבל הוספתם למזון באופן שיאפשר
זמינות טובה שלהם לגוף, מבלי לפגוע בהנאה
מהמוצר, היא אתגר קשה ומורכב.
"הבעיה המרכזית היא שהחומרים הללו
נדרשים לעבור במזון ובגוף בסביבה מימית,"
מסביר ד"ר יואב ליבני, "וזוהי מבחינתם
סביבה עוינת במובנים רבים: היא מפרקת
אותם, מחמצנת אותם, או מנטרלת אותם
באופן אחר. כאן במעבדה אנחנו מתמודדים
בדיוק עם הבעיה הזאת - בעיית ההובלה
של החומרים הללו לתוך הגוף באופן
אפקטיבי. במילים אחרות, אנחנו עוסקים
בפיתוחן של פלטפורמות שהן ננו-מובילים
( שיעשו את העבודה בצורהnano-vehicles)
הכי טובה, ויאפשרו העשרת מזונות בסיסיים
לשיפור הבריאות של אוכלוסיות נרחבות."
חומה ננוסקופית נגד מים
הנושא העיקרי הנחקר במעבדתו של ד"ר
ליבני בהקשר הזה הוא ננו-אנקפסולציה
( - פיתוחם שלnano-encapsulation )
ננו-חלקיקים הכולאים בתוכם חומרים
נוטרסאוטיים או תרופות, ומונעים את המגע
הישיר שלהם עם המים.
הננו-חלקיקים המפותחים במעבדה
מבוססים על ביו-פולימרים, בעיקר
חלבוני-חלב, שבאמצעותם "נארזים"
החומרים הפעילים. "אנחנו יוצרים סביבה
שבה נקשרות המולקולות זו לזו באופן
( וכך יוצרות אתself-assemblyעצמאי )
המבנה הרצוי, והחומר הפעיל מוגן על ידי
מולקולות הביו-פולימרים. לדוגמה, גילינו
, שהוא החלבון העיקריBeta-Lactoglobulinש-
במי-גבינה, מסוגל לקשור אליו את חומצת
)מקבוצת אומגה-3( DHA השומן החיונית
ולשמור עליה. אפקט הגנה נוסף השגנו
בעזרת פקטין )חומר המופק מהדרים(
שנקשר באופן ספונטני לחלבון ויוצר מעטה
הגנה נוסף. החלקיקים הנוצרים קטנים
מספיק כדי שלא לפגוע בצלילותו של
המשקה אליו הם מוספים."
בתהליך אחר שפותח במעבדה נעשה שימוש
בחלבוני חלב מסוג קזאין, להובלה של ויטמין
. היתרון של הקזאין, בהקשר הזה, הינו D
( שהן מעין micellesשהוא מאורגן במיצלות )
אשכול כדורי זעיר )בסביבות 051 ננומטר(
של מולקולות, שתפקידן האבולוציוני להוביל
סידן חלבון וזרחה )פוספט( מהאם לתינוק.
"גילינו שניתן להוסיף למיצלות האלה כל
, שהינוD מיני 'דברים טובים', ביניהם ויטמין
חיוני ביותר לניצול ביולוגי של הסידן בגוף,
וכך בעצם 'לתפוס טרמפ' על מיצלות הקזאין
בדרך לתוך הגוף. כך, בהעשרת מוצרי חלב,
אנו רותמים לצרכינו ננוקפסולות הקיימות
במוצר באופן טבעי, במקום להוסיף לו חומרי
אנקפסולציה זרים." את השיטה האמורה
פיתחו ד"ר ליבני ואנשיו לכדי תהליך
תעשייתי בעזרת הומוגניזציה בלחץ גבוה.
בתהליך זה מאחדים את תמיסת החלבון,
הוויטמין והזרחה עם תמיסת הסידן. התוצר
המתקבל הוא מעין חלב הומוגני ללא שומן,
המועשר בויטמין.
היתרון העצום של השיטה האמורה הוא בכך
שהמבנה הטבעי של החומר, ברמה
המולקולרית והננוסקופית, נשמר בתהליך
זה, ומגן על הוויטמין בדרכו אל היעד. אותה
מעטפת טבעית, אותן מיצלות, מאפשרות
לוויטמין להיחשף לתנאי סביבה עוינים -
קרינה אולטרה-סגולה, או חום גבוה )בתהליכי
פיסטור או עיקור( - מבלי להיפגע
משמעותית, ומאריכות את חיי המדף של
המוצר המועשר.
הובלה מוכוונת של תרופות
הקריירה האקדמית של ד"ר ליבני עוברת
בטכניון, באוניברסיטת ויסקונסין במדיסון,
שוב בטכניון - דוקטורט בהנחיית פרופסור
אורי קוגן ופרופסור שמעון מזרחי -
( באונטאריו, Guelphובאוניברסיטת גוולף )
קנדה )פוסט-דוקטורט(. בין התארים הוא
הספיק לעבוד כמה שנים בשטראוס, שם
השתתף בין השאר בהקמת קו ה"גמדים"
הראשון ובפיתוח גבינות ה"סקי"
וה"סימפוניה". ב-4002, עם שובו מקנדה,
הצטרף לסגל הפקולטה.
ננואנקפסולציה - אותה שיטה של "עטיפת"
החומר הרצוי ב"ציפוי" ננומטרי - ישימה גם
לתרופות. בשיתוף פעולה עם פרופסור יהודה
אסרף מהפקולטה לביולוגיה מפתח ד"ר
ליבני שיטות לננואנקפסולציה של תרופות
אנטי-סרטניות הנצרכות דרך הפה. גם כאן,
הרעיון הבסיסי הוא מעטפת המכילה את
התרופה ומתפרקת במקום הנכון בגוף.
"כאשר נדרש שחרור התרופה בקיבה,
הקזאינים שוב מגלים את יתרונותיהם - שכן
מיליוני שנות אבולוציה עיצבו אותם כך
שיהיו בעלי מבנה "פתוח" המקל את הגישה
והפירוק על ידי אנזימי הקיבה. בנוסף, אנחנו
עובדים על פתרונות לפירוק המעטפת
במקומות אחרים בהמשך מערכת העיכול -
למשל לטיפול בסרטן המעי הגס." במחקר
אחר שהוביל ד"ר ליבני, ובו היו שותפים
פרופסור אסרף ופרופסור אבי דומב
מהאוניברסיטה העברית, הצליחו החוקרים
ל י צ ו ר מער כת ה ו ב לה לתר ו פ ו ת
אנטי-סרטניות בדרך הדם, הפועלת בגישת
הסוס הטרויאני: המערכת מבוססת על
פולימר )פולי-סוכר טבעי(, שאליו חיברו
תרופה אנטי-סרטנית וכן ויטמין מסוים
הדרוש לתאים המתחלקים במהירות.
החוקרים הצליחו להראות כי הפולימר נושא
התרופה אכן נקשר באופן סלקטיבי לתאים
סרטניים המבטאים ביתר את הקולטנים
לוויטמין, וכך נבלע הפולימר בתא הסרטני,
שם משתחררת התרופה ומשמידה את התא.
טרמפ לת ו ך ה ג ו ף
הנדסת
ביוטכנולוגיה
ומזון