ד"ר אשר וישקרמן

הפקולטה למדעי הים

חומרים ננו-ביוטכנולוגים ממיקרואצות צורניות
צורניות (Bacillariophyceae, diatoms) הן אצות מיקרוסקופיות (2-200 מיקרומטר) מאופיינות בדופן תא צורני (סיליקון), המכונה frustule המורכב מ-2 חלקים המכונים thecae. הצורניות הן קבוצת המינים העשירה ביותר של אצות ובה יותר מ-200 סוגים ומעל 100,000 מינים ונמצאות כמעט בכל סביבה ימית ובמקווי מים מתוקים. הטקסונומיה של קבוצה מבוססת על צורתם ומבנם המכילים מגון רחב של מתארים הכוללים נקבוביות, צלעות, שדרה, רכסים וגבהים משתנים. הייחודית של דופן הצורניות, המורפולוגיה והמבנה האידיאלי והררכי שלהן הינה בעלת חשיבות רבה למחקר ולישום ביו-ננוטכנולוגי ומאתגרת עקב חוסר הידע המחקרי הקיים.

צורן (סיליקון, Si) הינו היסוד השני בשכיחותו בכדור-הארץ ומשמש לייצור מגוון רחב של חומרים בעלי ערך רב כגון מוליכים-למחצה, קרמיקה וסיבים אופטיים. לרוב תהליכי הייצור של סיליקון בתעשיות השונות מצריכים אנרגיה רבה עקב השימוש בתנאי חום ולחץ גבוהים ולעתים תהליכים אלו כוללים שימוש בחומרים רעילים ומסוכנים. להבדיל, גידול אצות צורניות מתבצע בתנאי סטנדרטים(STP), אינו מחייב תנאי קיצון והן מכילות סיליקה אמורפית [(SiO₂)_n] בריכוזים גבוהים ובצורות ומתארים שונים.

מספר מחקרים בתחום הראו שניתן לשלב במבנה הסילקטי של הצורניות יסודות כימים שונים (כגון טיטניום, בדיל וגרמניום) תוך כדי גדילתן ועל ידי יצירת תנאי עקה מסוימים למרות רעילות המתכות והשפעתן על פיזולוגית הצורניות. בנוסף, הצורניות יכולות להוות מערכת ליצור חומרים ננוטכנולוגים אחרים כגון ננו-חלקיקים. ננו-חלקיקים מאופינים בגודל של עד 100 ננומטר ובעלי ערך מדעי, טכנולוגי, הנדסי וכלכלי רב בשל מאפיינים פיסיקוכימיים יוצאי דופן. כיום קימים מספר תהליכים כימים, פיזיקלים ושיטות היברידיות זמינות לסינתוז חלקיקים אלו אך בעלות יצור גבוהה ולעיתים תוך שימוש במרכיבים רעילים בעוד שצורניות מסנתזות אותן בתנאי גידול סטנדרטים ובפרק זמן קצר.
החשיבות המדעית ולמידת המנגנונים האחראים להיווצרות השלד הסילקטי, היכולת לשלב בו יסודות נוספים ויצור חומרים לתעשיות מתקדמות על ידי צורניות הינו בעל ערך רב מאחר ולחומרים אלו יש פוטנציאל רב עקב יכולתם להוות תחליפים זולים וברי קיימא למגוון רחב של תעשיות.