טכנולוגיה חדישה תאפשר לקבוע את בטיחות החיסונים באמצעות חיישנים חכמים
חדשות
NEWS
מה מעניין אותך?
מחקר
11.04.2022
האם החיסון בטוח? שאלו את החיישן!
- הנדסה וטכנולוגיה
- רפואה ומדעי החיים
רבות ורבים מתלבטים לגבי שימוש במוצר חדש שנכנס לשוק ומעדיפים לקבל המלצות ממי שכבר התנסה בו. על אחת כמה וכמה כשמדובר בתרופות ובחיסונים. כיום, המחקרים הקליניים לבדיקת בטיחות של חיסון חדש מסתמכים על דיווחים סובייקטיביים של הנבדקים, שבאופן טבעי עשויים לגרום להטיה של המחקר. מחקר חדש של אוניברסיטת תל אביב מאפשר לראשונה בעולם, לקבוע את הבטיחות של חיסונים חדשים באמצעות חיישנים חכמים ועל פי פרמטרים פיזיולוגיים אובייקטיביים. לדבריהם, כאשר מסתמכים על נתונים פיזיולוגיים ואובייקטיביים שמוזנים באמצעות חיישנים שמוצמדים לגוף - התוצאות הן ברורות וחד משמעיות.
הסוף לעידן הדיווח העצמי
במחקר הנוכחי, הצליח צוות החוקרים להוכיח שניתן לבדוק את יעילותו של חיסון חדש באמצעות חיישנים חכמים. המחקר נערך בזמן קבלת החיסון השני של הקורונה. המחקר נערך בהובלת ד"ר יפתח גפנר מהחוג לאפידמיולוגיה ורפואה מונעת בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר, ד"ר דן ימין וד"ר ארז שמואלי מהפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן. הוא פורסם בכתב העת Communications Medicine מבית Nature.
"בשיטה המקובלת כיום, מחקרים קליניים שנועדו להעריך את בטיחותו של טיפול או של חיסון חדש נערכים באמצעות שאלונים של דיווח עצמי. החוקרים שואלים את הנבדקים איך הם מרגישים לפני ואחרי שקיבלו את הטיפול או החיסון. כמובן, מדובר בדיווח סובייקטיבי לחלוטין. גם כשפייזר ומודרנה פיתחו את החיסון נגד נגיף הקורונה החדש, עדיין הוכיחו את הבטיחות שלו באמצעות דיווח עצמי", מסביר ד"ר גפנר.
החוקרים ציידו את המתנדבים בחיישנים חדשניים ומאושרי FDA של חברת ביוביט הישראלית, שהודבקו לגופם ובדקו את תגובותיהם הפיזיולוגיות יום לפני קבלת החיסון ועד שלושה ימים אחריו. חיישנים אלו מנטרים 13 מדדים פיזיולוגיים כגון קצב לב, קצב נשימה, סטורציה (חמצן בדם), נפח פעימת לב, טמפרטורה, תפוקת לב ולחץ דם. התוצאות היו מפתיעות: מצד אחד החוקרים זיהו חוסר קשר משמעותי בין הדיווחים הסובייקטיביים על תופעות הלוואי למדידה בפועל. למשל, נבדקים שהעידו בשאלונים על כך שכאב להם הראש למרות שלא באמת כאב להם הראש ואחרים שאמרו שהם לא ישנו כל הלילה, למרות שבעצם הם ישנו שמונה שעות רצוף.
בנוסף, הם מצאו שתופעות הלוואי עולות ב-48 השעות הראשונות ואחר כך חוזרות לנורמה שלפני החיסון. כלומר, באמצעות הערכה ישירה לבטיחות החיסון ניתן לומר שישנה תגובה פיזיולוגית לחיסון ב 48 השעות הראשונות, ולאחר מכן הערכים מתייצבים חזרה.
"המסר שעולה מהמחקר שלנו הוא ברור", מסכם ד"ר גפנר. "ב-2022 הגיע הזמן לערוך בדיקה שהיא רציפה, רגישה ואובייקטיבית של בטיחות חיסונים וטיפולים חדשים. אין סיבה להסתמך על דיווחים עצמיים, ואין סיבה להמתין להופעה של תופעות לוואי נדירות כמו מיוקרדיטיס, דלקת שריר הלב, אירוע שקורה אחת ל-10,000. הרי אפשר למצוא סימנים מקדימים לדלקת באמצעות חיישנים מתקדמים, ובכך לזהות בכמה החיסון משנה מדדים פיזיולוגים ואת הסיכון לדלקת. מצד שני, כשמזמינים נבדקים למרפאה ובודקים להם לחץ דם, מן הסתם לחץ הדם שלהם עולה כי הם נלחצים מהסיטואציה. מדידה רציפה בבית פותרת את הבעיות הללו באמצעות ניטור פשוט, נוח, זול ומדויק. זוהי הרפואה שאנו שואפים אליה בשנת 2022".
מימין: ד"ר ארז שמואלי, ד"ר יפתח גפנר ופרופ' דן ימין
מחקר
05.04.2022
כיצד מתמודדות הציפורים עם משבר האקלים?
חוקרים מצאו שינויים במבנה גופם של עופות, שנובעים כנראה מהסתגלות להתחממות הגלובלית
- מוזיאון הטבע
- רפואה ומדעי החיים
האתגרים עם ההתחממות הגלובלית נוגעים לכל מי שחי על פני כדור הארץ. המדענים מתריעים מפני שינויים קיצוניים שבקרוב לא נוכל לעצור, החוקרים מנסים למנוע את רוע הגזירה, ולרתום את ראשות וראשי המדינות ואת אזרחי העולם לפעולה מיידית, ואנחנו מצדנו עוברים לבגדי קיץ ומשתדלים להיצמד למזגן. וכיצד מתמודדים בעלי החיים עם כל הג'ונגל האקלימי הזה? חוקרים מאוניברסיטת תל אביב מצאו שמבנה גופם של מיני עופות רבים בישראל השתנה ב-70 השנים האחרונות, לצורך הסתגלות לשינויי האקלים. מסת גופם של מיני העופות שנבדקו ירדה, או לחלופין אורך גופם עלה, מה שמוביל להגברת היחס בין שטח הפנים לנפח הגוף. החוקרים מעריכים כי מדובר באסטרטגיה שמטרתה להקל על אובדן החום לסביבה. "מצד אחד מדובר בהסתגלות לאקלים המשתנה. מצד שני כשהטמפרטורות מוסיפות לעלות הפתרון הזה עשוי לא להספיק", הם מזהירים.
האם הגודל באמת קובע?
המחקר נערך בהובלת פרופ' שי מאירי והדוקטורנט שחר דובינר מבית הספר לזואולוגיה וממוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב. המאמר פורסם בכתב העת Global Ecology and Biogeography.
על פי 'כלל ברגמן', שנוסח במאה ה-19, פרט ממין מסוים שחי באקלים קר יהיה גדול יותר מפרט מאותו מין שחי באזור חם יותר. זאת מכיוון שלבעלי חיים קטנים יש יחס גבוה בין שטח הפנים לנפח, שמאפשר להם לאבד יותר חום ומקנה להם יתרון באזורים חמים, בעוד שגוף גדול מתאפיין ביחס קטן של שטח פנים לנפח, ומהווה יתרון כשצריך למנוע איבוד חום.
לדבריו של פרופ' מאירי, על פי כלל זה עלתה בשנים האחרונות ההשערה כי בעקבות ההתחממות הגלובלית נחזה בירידה בגודלם של בעלי חיים, אך עם הסתייגות מסוימת: ייתכן שציפורים מלוות-אדם (לדוגמה יוני בית, דרורי בית, ועורבים אפורים), דווקא יגדלו בשל כמות המזון הגדולה העומדת לרשותם, כמו שרואים למשל אצל יונקים כמו תנים וזאבים.
רזים וארוכים
החוקרים בחנו את הנושא על פני ציר הזמן ולאורך 70 השנים האחרונות בישראל. במסגרת המחקר הם הסתמכו על אוסף גדול של עופות שנאספו בישראל מאז קום המדינה, השמור במוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב. במחקר נכללו כ-8,000 פרטים בוגרים המשתייכים ל-106 מינים, בהם ציפורים נודדות שעוברות בשטחנו (לדוגמה עלווית החורף, חסידה לבנה ודיה שחורה), ציפורים החיות באופן קבוע בטבע הישראלי (כמו העורבני, האוח העיטי והחוגלה), וציפורים מלוות-אדם שחיות במקומות יישוב. הם בנו מודל סטטיסטי מורכב שכלל מספר רב של פרמטרים, על מנת לבחון שינויים במורפולוגיה: במשקל, באורך הכנפיים ובאורך הגוף של המינים השונים במהלך התקופה הנדונה.
"הממצאים שלנו הראו תמונה מורכבת. בסך הכול מצאנו שינויים מובהקים במבנה הגוף אצל רוב המינים שבדקנו. שינויים אלה התחלקו לשני סוגים: חלק מהמינים הפכו ל'רזים' יותר, כלומר שהמסה שלהם ירדה בשעה שאורך גופם לא השתנה. בקבוצת המינים השנייה עלה אורך הגוף, אך המסה לא השתנתה. כמעט ולא נמצאה חפיפה בין שתי הקבוצות, כלומר לא נמצאו כמעט מינים שרזו והתארכו גם יחד. אורכי הכנף לעומת זאת נשארו פחות או יותר קבועים בכל המינים. אנו מעריכים כי מדובר בשתי אסטרטגיות שונות להתמודדות עם העלייה בטמפרטורה, באמצעות הגדלת היחס בין שטח הפנים לנפח הגוף (במילים אחרות: הגדלת המונה או הקטנת המכנה). ב-52% מהמינים ראינו עלייה ביחס הזה (המסייע באיבוד החום מהגוף לסביבה) ואילו התופעה ההפוכה לא נצפתה באף אחד מהמינים שנבחנו", מסביר שחר דובינר.
פרופ' שי מאירי ושחר דובינר
מה גבול הגמישות האבולוציונית?
ממצאים אלה נצפו בכל רחבי הארץ, ללא תלות באופן התזונה, וכן בעופות מקומיים שחיים בטבע ובמינים מלווי אדם, אשר בניגוד לצפי לא נמצא כי הם השתנו באופן אחר ממינים אחרים; ובמינים ישיבים ונודדים כאחד. עם זאת נמצא הבדל בין האסטרטגיות שנקטו מינים שונים: אורך גופם של מינים נודדים השתנה יותר מזה של מינים יציבים, אך מסת גופם של היציבים נטתה להשתנות יותר מזו של הנודדים.
"עצם העובדה שהשינויים נצפו בציפורים נודדות, שמגיעות אלינו מאסיה, מאירופה ומאפריקה, מרמזת כי מדובר בתופעה כלל-עולמית", אומר שחר. עוד מצאו החוקרים כי לשינויי אקלים במהלך הזמן יש השפעה גדולה פי 10 על השינוי המורפולוגי בעופות, בהשוואה להבדלי טמפרטורה בין אזורים גיאוגרפיים שונים, גם כשמדובר באותו מין ובאותו הפרש בטמפרטורה.
"על פי הממצאים שלנו, ההתחממות הגלובלית גורמת לשינויים מהירים וברורים במורפולוגיה של עופות. אך מהן ההשלכות של השינוי הזה? האם מדובר בתופעה מדאיגה? האם זו בעיה, או דווקא תופעה חיובית המעידה כי העופות מצליחים להסתגל לשינוי הדרמטי? ייתכן מאוד שלא מדובר בהתאמה אבולוציונית אלא גם, או בעיקר, בגמישות מסוימת שמגלים העופות. אנחנו חוששים שיש גבול לגמישות ולפוטנציאל האבולוציוני בטווח זמן כה קצר, ולכן ככל שתימשך ותתעצם ההתחממות תפחת יכולתם של העופות להתמודד ולמצוא פתרונות", מסכם שחר.
מחקר
05.04.2022
הטכנולוגיה החדישה לביטול החזרת גלי אור ממשטחים
פריצת דרך פיזיקלית והנדסית מציעה שיטה יעילה יותר מהטכניקות הקיימות כיום לצמצום תופעת החזרת האור
- הנדסה וטכנולוגיה
כאשר קרן אור עוברת מתווך אחד לשני, גם אם שניהם שקופים (כגון מאוויר לזכוכית), חלק מעוצמת האור מוחזר וחלק עובר. תופעה זו, אשר מתבטאת למשל בהשתקפות שאנו רואים כאשר מסתכלים החוצה בשעות החשיכה מחדר מואר דרך החלון, היא תופעה כללית של התפשטות גלים וקיימת גם בגלי רדיו, מיקרוגל, גלי קול, גלי לחץ, ואף בפונקציות הגל המתארות חלקיקים קוונטיים.
"תופעת ההחזרה החלקית נובעת מכך שלתווכים שונים תכונות אופטיות שונות," מסביר פרופ' קובי שויער. "כך למשל, ההחזרה החלקית מזגוגית החלון נובעת מכך שמהירות האור באוויר ובזכוכית הן שונות – האור מתקדם לאט יותר בזכוכית. תופעת ההד שאנו שומעים בקרבת מצוקים נובעת מסיבה דומה – גלי הקול יכולים להתקדם בקלות בחומרים מוצקים, במהירות גבוהה יותר מאשר מהירותם באוויר. ההבדל בין מהירות הקול באוויר ובסלע גורם להחזרה חלקית של גלי הקול והוא זה שיוצר את ההד."
מחקר חדש מציע שיטה חדשנית לביטול החזרת גלי אור ממשטחים, אשר מונעת החזרה של טווח רחב של אורכי גל או תדרים. המחקר נערך בהובלת פרופ' קובי שויער ופרופ' פבל גינזבורג מביה"ס להנדסת חשמל בפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן, בשיתוף עם ד"ר דמיטרי פילונוב מהמכון לפיזיקה וטכנולוגיה במוסקבה, ופורסם לאחרונה בכתב העת היוקרתי Optics Express.
לנטרל את הגורם המפריע
במקרים רבים, מציינים החוקרים, תופעת ההחזרה החלקית מהווה גורם מפריע. במערכות תצפית ואופטיקה מורכבות כגון מיקרוסקופ, תופעת ההחזרה החלקית עלולה לגרום להפחתה דרמטית בעוצמת האור המגיעה לעין האנושית או לגלאי, ובכך לפגיעה משמעותית בביצועי המערכת. כדי להעניק פתרון לתופעת ההחזר החלקית על פני טווח תדירויות רחב, החוקרים ניגשו לבעיה מכיוון שונה לחלוטין.
פרופ' שויער מרחיב: "באופן כללי, על מנת להפחית את תופעת ההחזרה החלקית ניתן להשתמש ב'ציפוי נגד החזרות' (anti-reflection coating). ציפוי זה מתפקד כמהוד (באנגלית resonator) הגורם להתאבכות בונה של האור בכיוון ההתקדמות ולהתאבכות הורסת לאחור, וכך מידת ההחזרה פוחתת. ציפויים מסוג זה ניתן למצוא במגוון רחב של מערכות אופטיות ואקוסטיות, ואפילו במשקפי ראייה. החיסרון העיקרי של השיטה הוא יעילותה המוגבלת, אשר מתאימה לתדר יחיד, זהו תדר התהודה."
במערכות הנדרשות לטפל בטווח של אורכי גל או תדרים, לדוגמה משקפי ראייה או מיקרוסקופ, השיטה הקיימת אינה מבטלת לחלוטין את ההחזרה החלקית של האור. עקרונית, ניתן להרחיב את השיטה לטיפול בטווח של אורכי גל או תדרים, וזאת ע"י הרכבת ציפוי שכולל מספר שכבות מחומרים ועוביים שונים, אך בפועל קשה מאוד לתכנן ציפויים מרובי שכבות מכיוון שנדרשת אופטימיזציה מסובכת של עובי השכבות ותכונותיהן.
נעים להכיר: "מהוד לאור לבן"
על מנת להתגבר על מגבלת היעילות בשיטות הקיימות, פיתחו החוקרים התקן המכונה "מהוד לאור לבן". לדברי פרופ' שויער, "בניגוד למהודים רגילים, המאופיינים ע"י מספר מסוים ומוגבל של תדרי תהודה, המהוד החדש מסוגל להגיב לטווח רציף של תדרים. הרעיון שמאחורי השיטה החדשה הוא שימוש בתכונות הייחודיות של המהוד לאור לבן על מנת ליצור התאבכות הורסת של הגלים המוחזרים על פני כל טווח התהודה של המהוד ובאופן זה לבטלם. מימוש המהוד המיוחד מתאפשר הודות לשילוב של מספר שכבות בעלות תכונות אופטיות שונות, אלא שבניגוד לגישה הקונבנציונלית, התכנון הוא פשוט ואינו דורש אופטימיזציה ממוחשבת מסובכת."
החוקרים אימתו את תקפות הרעיון ע"י מימוש מבנה שמבטל החזרות בטווח תדרים רחב בתחום המיקרוגל. לשם כך, הם הרכיבו שני מוליכי גלים בעלי מאפיינים שונים והראו כי ניתן לבטל את ההחזרה החלקית אשר מתרחשת באופן רגיל, כאשר גלי מיקרוגל עוברים ממוליך גלים אחד לשני, ע"י מימוש מהוד אור לבן המורכב ממקטעים של מוליכי גלים בעלי מאפיינים שנבחרו בהתאם. כדי לשלוט במאפייני המקטעים המרכיבים את המהוד, החוקרים מילאו אותם במטא-חומרים שמומשו באמצעות הדפסה תלת ממדית.
פרופ' שויער מסכם באופטימיות: "קונספט המהוד לאור לבן הינו אוניברסלי וניתן למימוש לכל סוגי הגלים ובכל טווחי התדרים. ליכולת לבטל החזרות על פני טווח תדרים רחב עשויות להיות השלכות מרחיקות לכת ויישומים רבים כגון מערכות תצפית ודימות טובות יותר, מערכות תקשורת בעלות טווח וקצב מידע משופרים וכן פיתוח טכנולוגיות חמקנות."
