ביוטק
פיתוח פתרונות מבוססי גרפן סביר יותר שכן ההשפעות על הבריאות נראות מינימליות
Securities.io מקפיד על סטנדרטים מחמירים של עריכה ועשוי לקבל פיצוי מקישורים שנבדקו. איננו יועצי השקעות רשומים וזה אינו ייעוץ השקעות. אנא עיינו באתר שלנו גילוי נאות.
גרפן, עם הפוטנציאל העצום שלו, מייצג פריצת דרך משמעותית במדעי החומר. מופק מגרפיט, צורה גבישית של פחמן, גרפן עומד כחומר משמעותי להפליא ולא כאלמנט. בדרך כלל תמצא אותו בהובלת עיפרון.
בהיותו החומר הדק ביותר בעובי אטום אחד בלבד, גרפן מייחד את עצמו עם הקלילות, הגמישות והקשיחות שלו. הוא מתהדר בעמידות גדולה פי 200 מפלדה ובעובי פי אלף פחות משיער אדם.
חומר ייחודי זה קל פי חמישה מאלומיניום, עצמו קל פי שלושה מפלדה, ובעל תכונות מגוונות. אלה כוללים את היכולת לקלוט אור ומוליכות חשמלית ותרמית גבוהה, וסוללת את הדרך לחידושים במגזרים שונים.
בתעשיית האלקטרוניקה, המוליכות הגבוהה של Graphene מאריכה את אורך החיים השימושיים של הסוללות באופן משמעותי ומקצרת את זמן הטעינה, משפרת את יעילות האנרגיה ועמידות המכשיר תוך מניעת התחממות יתר. הקלות שלו מתגברת על אחת המגבלות המשמעותיות של רחפנים - ייצור כבד של סוללות לאחסון אנרגיה.
הגמישות והיכולת של גרפן לקלוט אור מינימלי הופכות אותו לאידיאלי לייצור מסכים עמידים למכשירים שונים. בינתיים, ההתנגדות שלו הופכת אותו למרכיב חיוני להתקדמות בתחום התאורה.
בבנייה, גרפן משפר את בידוד הבניין ומציע עמידות בפני רטיבות, קורוזיה ואש, תורם לוויסות תרמי טוב יותר בבתים. לפיכך, זה יכול להיות ממש מועיל במגזר האנרגיה המתחדשת מכיוון שהוא יפיק יותר אנרגיה ממה שמיוצר כעת. בינתיים, בתחום הבריאות, זה יכול לעזור ליצור מכשירי שמיעה קלים יותר כמו גם עצמות ושרירים באמצעות פעולות כירורגיות.
היישומים האפשריים של Graphene כוללים בנוסף טרנזיסטורים, אנטנות, שבבי מחשב, קבלי-על, רצף DNA, מסנני מים ותאים סולאריים.
בהתחשב במאפיינים המגוונים של גרפן והפוטנציאל שלו לחולל מהפכה במגזרים רבים כל כך, הקהילה המדעית שומרת מקרוב על גרפן. חוקרים וחברות בכל העולם לומדים ומתנסים בחומר זה.
רק השבוע, a ללמוד על ידי פיזיקאים של MIT מצאו "אפקט הול חריג קוונטי חלקי" ב-Graphene. אפקט הול הקוונטי השברירי הוא דבר נדיר ביותר, שאם נשלט עליו, יכול לעזור לבנות מחשבים קוונטיים סובלני תקלות.
האפקט הזה נראה רק פעמים בודדות, וגם זה בעיקר תחת שדות מגנטיים גבוהים מאוד, המתוחזקים בקפידה. אבל הפעם, ההשפעה נראתה בחומר שמדענים לא ציפו לו, ובנוסף לכך, בהיעדר שדה מגנטי. לגילוי זה יש השלכות משמעותיות על תחום הפיסיקה הבסיסית. סביר להניח שזה יסלול את הדרך לצורה חדשה של מחשוב קוונטי שעמיד יותר באופן מהותי בפני הפרעות.
במחקר אחר, חשפו החוקרים שיטה חדשה לסינתזה של תחמוצת גרפן (GO), אשר מתפזר בממיסים. השיטה החדשה שילבה את החומצה משיטת האמרס והמחמצן משיטת ברודי לייצור GO בצורה פשוטה אך עם מספר קטן של פגמים.
עם זאת, בעוד שלגרפן יש פוטנציאל יישומי עצום, הוא עדיין לא נמצא בשימוש נרחב והוא עדיין נחקר. נפח ייצור מוגבל, עלות גבוהה וסיכונים בריאותיים הם הגורמים הגדולים ביותר המגבילים את האימוץ של גרפן. עם זאת, ייתכן שאחד מהגורמים הללו אינו מגביל באותה מידה.
לחץ כאן כדי ללמוד אם מוליכים למחצה גרפן באמת נמצאים כאן.
ניסוי בבני אדם מראה ששאיפת גרפן בטוחה
גרפן בודד לראשונה על ידי המדענים אנדרה גיים וקונסטנטין נובוסלוב בשנת 2004, ועליו קיבלו את פרס נובל לפיזיקה בשנת 2010. הגרפן, שזכה לשבחים כ'חומר פלא', נחקר ברחבי העולם, כולל בתחום הבריאות, באמצעות השתלה. מכשירים וחיישנים.
בתחום הבריאות, החומר נחקר גם בהתייחס לטיפולים ממוקדים נגד מצבים כמו סרטן. אבל, כמובן, לפני שניתן יהיה להשתמש בחומר למטרות רפואיות, יש לבדוק אותו לאיתור תופעות לוואי אפשריות. וגם לאחרונה ללמוד מציע שניתן לשאוף סוג מסוים של גרפן ללא כל סיכון חריף לבריאות האדם.
ניסוי קליני זה, שכלל את החשיפה המבוקרת הראשונה, השתמש בצורה דקה וטהורה במיוחד התואמת מים של החומר - תחמוצת גרפן (GO).
גרפן הוא ננו-חומר דו-ממדי של שכבות בודדות או מעטות של סריג פחמן, וצורתו המחומצנת הראתה הבטחה במדעי הביו-רפואה הודות לתאימותו לתאי דם, הידרופיליות, שטח פנים גבוה לפונקציונליזציה כימית ויציבות קולואידית סבירה בפתרונות רלוונטיים ביולוגית. . חומרי תחמוצת גרפן שכבות, במיוחד, נחקרים עבור יישומי ממברנה. עם זאת, קיימים נתונים טוקסיקולוגיים מוגבלים ולא עקביים עבור תחמוצת גרפן.
בעוד שפותחו עבור יישומים רחבים, כפי שציין המחקר, ננו-חומרי גרפן תחמוצת קשורים לחששות בטיחותיים פוטנציאליים לבריאות האדם. כתוצאה מכך, הצוות ערך ניסוי מבוקר אקראי כפול סמיות כדי לגלות כיצד שאיפת החומר הזה משפיעה על התפקודים האקוטיים של הריאות וכלי הדם שלנו.
חומרי ה-GO המטוהרים ביותר, הדקים, ממתכת ואנדוטוקסינים נטולי סינתזה בשיטת Hummers שונה. גליונות הננו של GO (ננו-מבנים דו-ממדיים בעובי בין 2 ל-1 ננומטר) היו בגודל מוגדר היטב וללא זיהום יסודי. המחקר השתמש בשני ממדים רוחביים: GO קטן (s-GO) ו- GO אולטרה-קטן (us-GO).
למעלה מתריסר מתנדבים השתתפו במחקר, שבו הם חוו חשיפה מבוקרת בקפידה, שכללה נשימת החומר דרך מסיכת פנים. תחמוצת גרפן נשימה על ידי המשתתפים במשך שעתיים תוך כדי רכיבה על אופניים בתא חשיפה נייד שתוכנן במיוחד. לאחר מכן חזרו המתנדבים לחשיפה חוזרת ונשנית כעבור מספר שבועות. הפעם, המחקר התמקד בניסויים עם חלקיקי תחמוצת גרפן בגדלים שונים.
אז, 14 המתנדבים הצעירים והבריאים שאפו ננו-גליונות GO קטנים וקטנים במיוחד עם ריכוז של 200 מיקרוגרם m-3 (מיקרוגרם למטר מעוקב אוויר) בביקורים חוזרים. הריכוז בפועל של s-GO היה 214 ± 23 מיקרוגרם m-3, ושל us-GO היה 224 ± 17 מיקרוגרם m-3, שנשמרו ברמה קבועה לאורך כל השעתיים.
להפיק את המרב מהננוטכנולוגיה
המחקר מדד את השפעות החומר על תפקוד הריאות, קרישת הדם, לחץ הדם והדלקת בדם לפני החשיפה ובמרווחים של שעתיים.
חוקרים לא מצאו השפעות שליליות של החומר על לחץ הדם או תפקוד הריאות. לא הייתה לו תגובה שלילית בפרמטרים ביולוגיים אחרים שנבדקו. עם זאת, הם הבחינו כי שאיפת תחמוצת גרפן עשויה להשפיע על אופן קרישת הדם אך הדגישו כי ההשפעה הייתה קטנה מאוד.
באשר לניתוח של פרוטאומיקת הדם המועשרת מאוד, הוא הראה מעט מאוד חלבוני פלזמה דיפרנציאליים, בעוד היווצרות פקקת גדלה רק בקלילות במודל ex vivo של פגיעה בעורקים.
מחקר זה, לפי פרופסור קוסטס קוסטרלוס, אוניברסיטת מנצ'סטר והמכון הקטלאני לננו-מדעים וננוטכנולוגיה (ICN2) בברצלונה, מדגים שניתן לפתח צורות טהורות של תחמוצת גרפן תוך מזעור הסיכון לבריאות האדם. הוא ציין:
"לקח לנו יותר מעשר שנים לפתח את הידע לביצוע המחקר הזה, מנקודת מבט של חומרים וביולוגיים, אבל גם מהיכולת הקלינית לבצע מחקרים מבוקרים כאלה בבטחה."
המחקר נערך על ידי חוקרים מאוניברסיטאות אדינבורו ומנצ'סטר וממומן על ידי UKRI EPSRC וקרן הלב הבריטית. לדברי החוקרים, נדרשת עבודה נוספת כדי להבין האם למינונים גבוהים יותר של צורות שונות של גרפן תהיה השפעה שונה על הבריאות. צוות החוקרים מעוניין עוד לבחון האם חשיפה ממושכת לתחמוצת גרפן תגרום לסיכונים בריאותיים נוספים.
אמנם ננו-חומרים כמו גרפן טומנים בחובם הבטחה גדולה, אך יש להבטיח כי "הם מיוצרים בצורה בטוחה לפני שניתן יהיה להשתמש בהם באופן נרחב יותר בחיינו", אמר ד"ר מארק מילר (BSc, PhD), עמית מחקר בכיר במרכז למדעי הלב וכלי הדם של אוניברסיטת אדינבורו. חקר הבטיחות של גרפן בבני אדם יעזור לנו להבין כיצד החומר הייחודי הזה יכול להשפיע על הגוף, ו"עם עיצוב קפדני, נוכל להפיק את המרב מהננוטכנולוגיה בבטחה", הוסיף.
בכל הנוגע למגבלות המחקר, החוקרים ציינו שהוא זיהה שינויים בפרמטרים ביולוגיים רק על סמך עבודתם הקודמת עם ננו-חלקיקי פליטת דיזל, וייתכן שמספר המשתתפים אינו מספיק כדי לזהות את ההשפעות העדינות יותר של שאיפת GO.
כמו כן, החוקרים בחרו במינון באופן ספציפי כדי למנוע השפעות פיזיולוגיות גלויות, מה שמצביע על כך שריכוזים גבוהים יותר של GO או משכי חשיפה ארוכים יותר עשויים לחשוף השפעות שלא נצפו במחקר זה. בנוסף, חוסר היכולת להאריך את המחקר מעבר ל-6 שעות גרם לכך שהוא כנראה פספס את לכידת כמה מסלולים דלקתיים.
לאחר שאמרנו זאת, המחקר מראה בבירור כי שאיפת הננו-דפים המטוהרים והדקים של גרפן תחמוצת, בגודל ננומטר, אינה משפיעה על בני אדם בריאים. בדרך זו, הוא מניח את היסודות לחקור את ההשפעות של ננו-חומרים דו-ממדיים אחרים (חומרים שטוחים, שאינם בעלי צורה כדורית עם מימד אחד <100 ננומטר) על בני אדם.
מחקר זה פותח את הדלת לפיתוח שיטות חדשות למתן תרופות לטיפול במחלות. כאשר מתכננים מערכת מתן תרופות אופטימלית, המטרה היא לשאת חומרים טיפוליים בצורה ניתנת לשליטה תוך מזעור תופעות הלוואי על רקמה בריאה.
אין ספק שזהו צעד מרכזי לקראת הערכת סיכונים מקיפה של גרפן וננו-חומרים דו-ממדיים שיש להם פוטנציאל להתמודד עם אתגרים גלובליים מרובים כדי לאמץ גישה בטוחה לפי עיצוב כדי לרתום את הפוטנציאל האמיתי של החומר הייחודי הזה.
חברות חוקרות גרפן
פתרונות מבוססי גרפן יכולים להועיל רבות לתעשיות רבות ולטונות של חברות כמו טסלה, סמסונג, לוקהיד מרטין, פורד, אינטל ו-3M, בין היתר. כעת, בואו נסתכל על חברות שבוחנות את גרפן ומפתחות פתרונות המבוססים על החומר:
# 1. גרפניה
היצרן המוביל של חומרים מבוססי גרפן, Graphenea מספקת גרפן באיכות גבוהה ליישומים מחקריים ויישומים תעשייתיים. הפורטפוליו של החברה מורכב מ-Graphene Oxide, Graphene Field-Effect-Transistors שבבי (GFET), סרטי CVD Graphene ו-Graphene Foundry Services (GFAB).
רשימת המוצרים של Graphenea כוללת בינתיים כרטיס Graphenea ו-mGFET-4D ו-mGEFD-4P עבור יישומי חישה. החברה היא שותפה של ספינת הדגל של גרפן, שהתהדרה כיוזמת המחקר הגדולה באירופה למאמצים מתואמים עם תקציב של מיליארד אירו.
# 2. תעשיות גרפן היידייל
חברת הטכנולוגיה העולמית מתמחה בעיבוד של גרפן, בין שאר ננו-חומרים, ליישומים שונים. עם שווי שוק של 4.44 מיליון, מניית היידייל גרפן תעשיות (HAYD-GB: London Stock Exchange) נסחרת ב-0.45, ירידה של 5.26% עד היום (YTD). לחברה EPS (TTM) של -0.85 ו-P/E (TTM) של -0.53.
החברה של רווח נקי משנה לשנה ירדה ב-28.20% להפסד של 6.17 מיליון, למרות עלייה של למעלה מ-48% בהכנסות ל-4.30 מיליון, שנבעה מעלייה בעלות הסחורה הנמכרת כאחוז מהמכירות. במחצית השנייה של השנה שעברה, היידייל גייסה 5 מיליון ליש"ט ממנוי ב-0.5p למניה וסיפקה הצעה קמעונאית של עד מיליון ליש"ט למשקיעים בודדים.
החברה שיתפה לאחרונה פעולה עם PETRONAS Ventures, זרוע המסחור הטכנולוגי של חברת הנפט והגז המלזית Petroliam Nasional Berhad, כדי להפעיל את גרפן עבור יישומי מוצרים. שיתוף הפעולה הזה היה ניסיון לקדם את הייצור ההמוני של מוצרים מבוססי גרפן בתעשיות רבות.
בדצמבר 2023, ממשלת וולשית העניקה לחברה SMART מימון לפיתוח נוזלי העברת חום המושרים בגרפן בשיתוף עם יצרנית נוזלי העברת החום מבוססת המים Hydratech.
# 3. יבמ
ענקית הטכנולוגיה הזו חוקרת את גרפן באלקטרוניקה. לפני כעשור, יבמ בנתה שבב גרפן מהיר פי 10,000 מאשר IC גרפן קודמים. לאחר מכן, שנים רבות לאחר מכן, IBM ניצלה את התכונות הייחודיות של גרפן כדי לפתח טכניקות ייצור שאפשרו את קנה המידה של התקני מוליכים למחצה כדי להציג גדלים קטנים מ-7 ננומטר על פרוסות סיליקון.
זה מייצג קפיצת מדרגה משמעותית בטכנולוגיית המוליכים למחצה, דוחקת את גבולות המיזעור והביצועים. יבמ משקיעה זמן רב ומיליארדי דולרים בעתיד הננו-אלקטרוניקה, כולל שימוש בגרפן.
תאגיד מכונות עסקיות בינלאומיות (יבמ +% 0.03)
עם שווי שוק של 164 מיליארד דולר, מניות החברה (IBM: NYSE) נסחרות במחיר של 181.20 דולר, עלייה של 9.87% ב-YTD. יבמ רשמה הכנסות (TTM) של 61.86 מיליארד דולר ויש לה EPS (TTM) של 8.03, P/E (TTM) של 22.37 ו-ROE (TTM) של 33.36%. כמו כן, החברה משלמת תשואת דיבידנד של 3.70%.
סיכום
גרפן, חומר מגוון ביותר, מוצא יישומים נרחבים במגזרי האנרגיה, האלקטרוניקה והבנייה. במגזר הטכנולוגי, החומר הזה יכול לשנות לחלוטין את הדרך בה אנו מתקשרים עם הטכנולוגיה. מחקר זה מדגים עוד שהמגזר הרפואי יכול להשתמש בחומר ייחודי זה בבטחה ללא כל השפעות מזיקות על בריאות האדם והגוף. עם זאת, השגת מלוא היתרונות של Graphene דורשת ייצור בקנה מידה המוני בעלות נמוכה נדרשת, אבן דרך שטרם הושגה.
אף על פי כן, אי אפשר להכחיש שגרפן הוא "חומר העתיד", ובצדק. בהיותו החומר הדק, הגמיש והחזק ביותר בעולם, הוא מבשר על מהפכה אמיתית שיכולה לשנות את העולם.
