פרויקטי גמר - הנדסת חשמל - המעבדה לביו-הנדסה תשפ"א

101 Developing highly sensitive serological assays to detect the anti-SARS-2 IgM/IgG antibodies

פיתוח בדיקות סרולוגיות למציאת נוגדנים של וירוס הקורונה

שם המנחה: שירה רוט
אחראי/ת אקדמי/ת: דר' עמוס דניאלי

הרקע לפרויקט:

בהתבסס על מערכת מודולציה מגנטית, המשלבת סימון הוירוס במולקולה פלואורוסנטית ובחלקיקים מגנטים, אנו מפתחים מכשור וקיטים לבדיקה מהירה של וירוסים תוך שיפור האות ורגישות הבדיקה

מטרת הפרויקט:

פיתוח קיטים לזיהוי נוגדנים מסוג IgM ו-IgG כנגד וירוס הקורונה.

הסטודנטים יעבדו עם מערכת ה-MMB, יעשו ניסויים עם נוגדנים מסחריים ולאחר מכן גם עם דוגמאות קליניות

תכולת הפרויקט:

1. ללמוד לעבוד במעבדה ביולוגית (פיפטציה, מכשור, עבודה מול פרוטוקולים לחיבור מולקולות לחלקיקים מגנטים ולמולקולות פלואורוסנטיות, כללי זהירות),
2. ללמוד לעבוד במעבדה אופטית (מערכת פלואורוסנציה, מערכת מודלוציה מגנטית, כללי זהירות),
3. הרצת ניסויים של נוגדנים שונים לבדיקת רגישות הקיטים הביולוגים (הבנה כיצד קובעים רגישות אנליטית של מערכת מדידה)

קורסי קדם:

• In vitro diagnostics
• מבוא לביולוגיה למהנדסים

מקורות:

www.amosdaniellilab.com

102 Genetic pattern analysis in Immunological repertoires

ניתוח תבניות גנטיות ברפרטוארים אימונולוגים

שם המנחה: אילת פרס
אחראי/ת אקדמי/ת: פרופ' גור יערי

הרקע לפרויקט:

We have previously developed efficient computational pipelines for processing antibody repertoire data.

Here, we propose to utilize this framework to investigate novel repertoire features related to clonal connectivity across biological compartments (temporal, tissues or cell subsets).

מטרת הפרויקט:

Analyze antibody DNA sequencing datasets.

Assess the relevancy of different features on the ability to classify the datasets according to the clinical status of the individuals.

תכולת הפרויקט:

• איסוף הנתונים
• הכנת מבנה נתונים,
• ניתוח הנתונים וכתיבת המחקר

קורסי קדם:

Big data analysis

מקורות:

1. Georgiou, G., Ippolito, G. C., Beausang, J., Busse, C. E., Wardemann, H., & Quake, S. R. (2014). The promise and challenge of high-throughput sequencing of the antibody repertoire. Nature biotechnology, 32(2), 158–168. https://doi.org/10.1038/nbt.2782
2. Yaari, G., Kleinstein, S.H. Practical guidelines for B-cell receptor repertoire sequencing analysis. Genome Med 7, 121 (2015). https://doi.org/10.1186/s13073-015-0243-2

103 Analysis of multimodal biological information

אנליזה של מידע ביולוגי רב ממדי

שם המנחה: מיכל דנינו
אחראי/ת אקדמי/ת: דר' שחר אלון

הרקע לפרויקט:

Spatial genomics is a new field that seeks to map the physical position of millions of RNA molecules in cells and tissues and correlate them to normal and pathological conditions.

Our lab has generated extensive data that contain the spatial distribution of the RNA molecules within neurons.

For the first time, we characterized both the expression levels and subcellular localization of the transcriptome within single neurons in different cellular compartments (e.g. dendrites, soma, or spines).

Importantly, only a few computational methods yet exist to analyze this type of complex data, which encode the localization and expression of millions of individual transcripts in a tissue section. Even the handful of methods that do exists were created for 2D datasets, and not 3D.

מטרת הפרויקט:

The aim of this project is to develop new analysis tools for this unique multimodal spatial data.

The output will be detection of RNA molecules that might be related to learning and memory processes.

תכולת הפרויקט:

We will start by adapting to 3D the few existing computational methods so that co-localization and differential expression of RNA molecules could be detected in the tissue.

The resulting dataset will first be characterized in general lines: what portion of the RNA molecules are restricted to axons and dendrites, and what is the RNA composition of individual synapses.

As long term synaptic plasticity is realized by local synthesis of proteins from mRNA at the synapse, the subcellular location and identity of RNA is crucial for understanding of learning and memory.

We will examine how similar or dissimilar is the RNA content of individual synapses of the same neuron.

קורסי קדם:

• מבוא לביולוגיה למהנדסים

דרישות נוספות:

• מדעי נתונים ביולוגים

מקורות:

1.  Expansion Sequencing: Spatially Precise In Situ Transcriptomics in Intact Biological Systems

104 Recognition of sequence of activities

זיהוי רצף של פעילויות

שם המנחה: ד"ר איציק כהן
אחראי/ת אקדמי/ת: ד"ר איציק כהן

הרקע לפרויקט:

חשיבות ניטור וחיזוי מהיר של מגיפות הודגש מאוד בתקופה האחרונה. פרויקט זה יעסוק ביישום ופיתוח כלי חיזוי מבוססי נתונים ולמידה

מטרת הפרויקט:

כריית תהליכים מבוססת על נתונים הכוללים את פרוט הפעילות המבוצעת וחותמת זמן כגון זמן התחלה וזמן סיום.

בנוסף, תהליך מורכב מרצף של פעילויות עם יחסים ביניהן (למשל, פעילות המהווה קדם לפעילות אחרת או פעילות היכולה להתבצע במקביל לפעולה אחרת).

סרטוני וידאו מתעדים תהליכים רבים.

האתגר בפרויקט זה הוא לקבל כקלט סרטון וידאו אשר מתעד רצף של פעילויות ולהוציא כפלט את הפעילויות המבוצעות וחותמות הזמן המתאימות כך שיוכלו לשמש כקלט לכריית תהליכים.

תכולת הפרויקט:

1. הכנת סט נתונים.
2. סקר ספרות.
3. שימוש באלגוריתמים ושיטות מתחום למידה עמוקה, פרוק וידאו לתמונות ויישום אלגוריתמי הלמידה על סט הנתונים.
4. התמודדות עם מצבים של הסתרות בווידאו (מודל הסתברותי למשל).
5. בניית מערכת המקבלת כקלט סרטון ומוציאה כפלט רשומות הכוללות את מס' מזהה, תיאור הפעילות, סוג אירוע (למשל, התחלה/סיום וכדומה), זמן אירוע

קורסי קדם:

• סטטיסטיקה והסתברות, רצוי (אבל לא חובה)
• קורס מבוא ללמידת מכונה

מקורות:

יועבר בפגישה

105 Developing magnetic devices for manipulating neural network formation in 2D and 3D platforms

פיתוח מערכים מגנטים לשליטה ביצירת רשתות נוירונים דו-ממדיות ותלת-ממדיות

שם המנחה: רעות פלן
אחראי/ת אקדמי/ת: פרופ' אורית שפי

הרקע לפרויקט:

ליכולת לשלוט בארגון המרחבי של רשתות עצבים יש השלכות חשובות ביותר בתחום ההנדסה הביו-רפואית. בניית רשתות עצביות חשובה להבנה טובה יותר של המוח, לפיתוחם של ממשקים עצביים, לשיקום פגיעות עצביות ולטיפול במחלות נוירודגנרטיביות.

לאחרונה פותחה גישה חדשנית להכוונה מקומית של תאים באמצעות הטענתם בחלקיקים מגנטיים. הפיכתם של התאים ליחידות מגנטיות מאפשרת שליטה מרחוק באמצעות הפעלת גרדיאנטים של שדות מגנטים חיצוניים.

מטרת הפרויקט:

מטרת פרויקט זה היא לבנות רשתות עצביות דו-ממדיות ותלת-ממדיות באמצעות הכוונת התאים לאזורי מטרה רצויים. לשם כך, נתכנן מערכי מגנטים המבוססים על מודלים של שדות מגנטיים אשר יובילו ליצירת מוקדים מגנטיים. בהמשך, נייצר את המערכים ע"י הדפסת תלת ממד וע"י שיטת פוטוליטוגרפיה. בעזרת השדות המגנטיים נוכל למקם תאי עצב טעונים בננו-חלקיקים מגנטיים ולעודד את התמיינותם, מה שיוביל לייצור מבוקר של רשתות עצביות.

תכולת הפרויקט:

• לימוד תאורטי וקריאה בספרות של מחקרים דומים
• תכנון ויצור מערכי מגנטיים בשיטת פוטוליטוגרפיה והדפסת תלת ממד
• סימולציה ומידול של שדות מגנטיים
• טיפול בתאים על גבי המערכים השונים ומעקב אחר התארגנות התאים, כולל ניתוח כמותי של מבנה הרשתות

קורסי קדם:

• קורס שדות
• ידע בתוכנות COMSOL או OOMMF – יתרון

מקורות:

1. Marcus, M., Karni, M., Baranes, K. et al. Iron oxide nanoparticles for neuronal cell applications: uptake study and magnetic manipulations. J Nanobiotechnol 14, 37 (2016).
2. Marcus, M., Smith, A., Maswadeh, A., Shemesh, Z., Zak, I., Motiei, M., Schori, H., Margel, S., Sharoni, A., & Shefi, O. (2018). Magnetic Targeting of Growth Factors Using Iron Oxide Nanoparticles. Nanomaterials (Basel, Switzerland), 8(9), 707. 

106 Developing a 3D printer for hydrogels and cells

בניית מדפסת תלת מימד להדפסה של הידרוג'לים משולבי תאים

שם המנחה: Alon Richter Levin
אחראי/ת אקדמי/ת: פרופ' אורית שפי

הרקע לפרויקט:

מערכת העצבים מתחלקת לשני חלקים, מערכת העצבים המרכזית הכוללת את המוח ועמוד השדרה ומערכת העצבים ההיקפית שכוללת את העצבים ההקפית שמעבירה מידע מהגוף ושולטת בשרירים. שיקום עצבי אפשרי רק במערכת העצבים ההקפית וגם בה הוא מוגבל מאוד. במעבדה אנו מנסים לשפר ולייעל את תהליך השיקום העצבי.
אחד הפתרונות שמנסים לפתח במעבדה הוא הידרוג'לים מבוססי חלבון קולגן (הקולגן הוא החלבון הנפוץ ביותר בסביבה החוץ תאית ובגלל זה משתמשים בו ליצירת סביבה מלאכותית שמתאימה לגדילת נוירונים) שיהיה ניתן להזריק ישירות לאתר הפגיעה בעצב וישמש כפלטפורמה תומכת לשיקום. הכנת מבנים מתאימים תלת מימדיים שישתלבו עם הגוף בזמן פגיעה ויעודדו שיקום הם אתגר.

מטרת הפרויקט:

תכנון ובנייה של ביו-מדפסת תלת מימדית אשר תוכל להדפיס מבני קולגן ותאים למבנים בצורות שונות

תכולת הפרויקט:

הפרויקט יכלול תכנון ובניית מערכת הדפסה תלת מימדית של קולגן תוך בקרה בפרמטרים שונים, הדפסה של מבנים מתאימים לשיקום עצבי, ניתוח שיקולים של תאימות לרקמה, הדפסה משולבת חומרים/תאים. הפרויקט מבוסס על מודל ראשוני שפותח במעבדה שיכול להזריק בצורה אוטומטית חומרים שונים בכמויות שונות ולהזריק לתוך תבניות יציקה. בפרויקט הזה המטרה היא לפתח את המערך להדפסה תלת מימדית תוך שליטה ממוחשבת בתזוזה בשלושה מימדים.

קורסי קדם:

• תוכנה

דרישות נוספות:

• סטודנטים סקרנים ובעלי מוטיבציה אשר מעוניינים לבצע מחקר אשר משלב בתוכו פיתוח מערכת הנדסית תוך לקיחת שיקולים לממשק עם מערכות ביולוגיות.

מקורות:

1. Large Volume Extruder (LVE) for 3D Printing

2. Large volume syringe pump extruder for desktop 3D printers Kira Pusch, Thomas J. Hinton  et al. HardwareX, 3, 4 2018

107 Quorum Sensing Biochip for Microbial Diagnosis and Therapy

פיתוח צ'יפ ביולוגי לאבחון וטיפול באוכלוסיות חיידקים בגוף האדם

שם המנחה: מריאנה בידרמן
אחראי/ת אקדמי/ת: פרופ' רחלה פופובצר

הרקע לפרויקט:

תחום הביו-סנסורים נמצא בחזית המחקר בשנים האחרונות.

פרויקט זה הינו חלק מפרויקט משותף למסלולי הביו-הנדסה והננו-אלקטרוניקה שבמרכזו פיתוח ביו-סנסור כפתרון טכנולוגי חדשני לטיפול בזיהומים חיידקיים.
כ-10 מיליון אנשים ברחבי העולם מתים מידי שנה כתוצאה מעמידות חיידקים לאנטיביוטיקה. עמידות זו יוצרת מצב בו תרופות שהיו בעבר יעילות למחלות חיידקיות נעשות חסרות תועלת.בשל כך נדרש פתרון טכנולוגי חדשני לטיפול בזיהומים.

בטכנולוגיה המוצעת בפרויקט נעשה שימוש ביכולת של החיידקים לתקשר בינם לבין עצמם באמצעות מולקולות תקשורת האופייניות רק להם (Quorum Sensing), ובכך לקרוא לחיידקים להצטבר במקום מסוים ולחולל מחלה.

מטרת השבב היא לחוש את מולקולות התקשורת המציינות הצטברות חיידקים, ולשבש תקשורת זו כך שהחיידקים לא יתקבצו במקום ובכך למנוע זיהום.

מטרת הפרויקט:

בניית מדגים לביו-סנסור שיוכל לשדר ולהעביר נתונים בזמן אמת על פעילות חשמלית המתרחשת בקרבת סנסור הנמצא בתוך הגוף ובכך להתריע על הצטברות חיידקים באזור, להפריע לתקשורת ביניהם ולמנוע מחלה.

תכולת הפרויקט:

• סקר ספרות על מערכות ה Quorum-SensingוהQuorum-Quenching בחיידקים.
• ביצוע מדידות במערכת תאים אלקטרוכימיים לזיהוי אותות תקשורת בין חיידקים Quorum-Sensing, ותרגומם לסיגנל חשמלי.
• אימות ואפיון הסיגנל החשמלי המתקבל.
• אנליזה של נתוני המדידות והגדרת סיגנל קריטי בו דרוש שחרור פעילות אנזימטית לטיפול באוכלוסיית החיידקים.

קורסי קדם:

• מעגלים אלקטרוניים ספרתיים
• ביו-סנסורים

פרויקטים נוספים מומלצים

303 Novel X-ray imaging for detecting COVID-19 and more

צילומי רנטגן חדשים עם ביצועים משופרים

שם המנחה: ד"ר אליהו כהן
אחראי/ת אקדמי/ת: ד"ר אליהו כהן

הרקע לפרויקט:

פרופ' שרון שוורץ ואני מפתחים שיטה חדשה לביצוע צילום חזה בתחום ה- X-ray שמבוססת על מדידות קורלציה בין תבניות מרחביות שנוצרות ע"י דיפיוזר (structured illumination).

באמצעות שיטה זו צפוי שיפור משמעותי של הרזולוציה הקיימת וכן שיפור של הקונטרסט והפחתה של כמות הקרינה הנדרשת.

מטרת הפרויקט:

מטרת העל שלנו לשנתיים הקרובות היא פיתוח אב-טיפוס שידגים בהצלחה את השיטה החדשה שלנו על בע"ח ובסופו של דבר על בני אדם, אבל אין וודאות שזה יקרה במהלך 2021.

מבחינת הסטודנטים, המטרה היא להריץ סימולציות מטלב שיאפשרו לתכנן את ייצור הדיפיוזר שמעניק לקרניים את התבנית המרחבית הכה חשובה למימוש הרעיון שלנו.

כיום אין עדין הבנה תיאורטית מה צריך להיות המבנה של הדיפיוזר וזה מה שסטודנטים יחקרו באופן נומרי.

תכולת הפרויקט:

כאמור, הסטודנטים יתמכו בביצוע הסימולציה והאופטימיזציה של ייצור הדיפיוזר. כלומר, יכתבו ויריצו קובץ מטלב שבוחן ומשפר את הרכיב החדש אותו אנו מכניסים למערכות הרנטגן הקיימות.

בדומה, ישנה גם תכולת עבודה בפרויקט קרוב שלנו שעושה שימוש בקרינה גמה.

הניסוי הראשון יבוצע בבר-אילן והניסוי השני יבוצע בממ"ג שורק.

במידת האפשר, הסטודנטים ישתלבו גם בניסויים - כיול של מערכת הניסוי, איסוף וניתוח נתונים.

קורסי קדם:

• שדות אלקטרומגנטיים
• מבוא לאופטיקה מודרנית ואלקטרואופטיקה

מקורות:

Y. Klein, A. Schori , I. P. Dolbnya, K. Sawhney and S. Shwartz "X-ray computational ghost imaging with single-pixel detector” , Optic Express 3284, Vol. 27, No. 3 (2019). 

304 Quantum mechanics of complex systems

מכניקה קוונטית של מערכות מורכבות

שם המנחה: ד"ר אליהו כהן
אחראי/ת אקדמי/ת: ד"ר אליהו כהן

הרקע לפרויקט:

המעבר ממכניקה קוונטית למכניקה קלאסית עודנו מציב הרבה שאלות פתוחות. הקבוצה שלי פיתחה כלים כמותיים שמאפשרים להתמודד עם חלק מהשאלות הללו והמטרה כעת היא ללכת שלב נוסף לעבר העולם האמיתי ולהבין איזה תפקיד, אם בכלל, ממלאת תורת הקוונטים בהופעתן של תכונות מאקרוסקופיות. בפרט, נבחן את החשיבות של עקרונות מכניקת הקוונטים עבור מערכות ביולוגיות.

מטרת הפרויקט:

הסטודנטים בפרויקט ילמדו מודלים פשוטים שמטרתם לגשר בין העולם הקלאסי והקוונטי (באמצעות מטלות לקריאה ביקורתית) ויבחנו האם המודלים הללו מסוגלים לתאר, אפילו ברמת העיקרון, את התצפיות שלנו באשר למערכות פיזיקליות/ביולוגיות מורכבות כמו המוח.

תכולת הפרויקט:

זהו פרויקט עיוני שבו הסטודנטים יתבקשו לקרוא 3-4 מאמרי רקע (שניים מהם מופיעים מטה) ואז ליישם את ההבנה שלהם בהתייחס לדוגמאות ספציפיות אותן נגדיר ביחד. למשל, כמה זמן יכולות תכונות קוונטיות לשרוד כשעולים מהרמה האטומית לרמת הוירוס או התא הבודד שמצויים בטמפ' החדר והאם כאשר הן נעלמות משהו מהן בכל זאת נשאר (באופן זה, הובן למשל התפקיד של מכניקה קוונטית בפוטוסינתזה).

קורסי קדם:

• מכניקה קוונטית שימושית
• חישוב קוונטי - במקביל

דרישות נוספות:

1. Carmi, Avishy, and Eliahu Cohen. "Relativistic independence bounds nonlocality." Science advances 5.4 (2019): eaav8370. 
2. Aharonov, Y., Cohen, E., & Tollaksen, J. (2018). Completely top–down hierarchical structure in quantum mechanics. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115(46), 11730-11735. 

305 Optical quantum simulations

סימולציות קוונטיות אופטיות

שם המנחה: ד"ר אליהו כהן
אחראי/ת אקדמי/ת: ד"ר אליהו כהן

הרקע לפרויקט:

סימולציות קוונטיות מאפשרות לדמות מערכת קוונטית אחת באמצעות מערכת קוונטית אחרת שהיא פשוטה יותר ונשלטת בקלות. סימולציות קוונטיות ידועות ברב-גוניות שלהן ובמהירות העיבוד שהן מאפשרות. אנו משתמשים בשיטה שנקראת הילוכים מקריים קוונטיים כדי לממש סימולציות אלה.

מטרת הפרויקט:

שימוש בהילוכים מקריים קוונטיים בכדי לסמלץ מערכות פיזיקליות ספציפיות (למשל, צינורות פחמן ננומטריים) ותרגום המודל לניסוי מעבדה אופטי (בשיתוף עם אוניברסיטת אוטווה)

תכולת הפרויקט:

הסטודנטים ילמדו את הרקע בנושא הילוכים מקריים קוונטיים (קריאה של 2-3 מאמרים) ואז ינתחו ביחד עם המנחה ודוקטורנט נוסף מהקבוצה יישום אחד שלהם (או שניים) לעבר סימולציה קוונטית יעילה של מערכת פיזיקלית מעניינת, למשל, בתור מודל פשטני לעל-מוליך. המשימה תהיה אנליטית ותתבסס על חישובים מהסוג שמבצעים בקורס מכניקה קוונטית שימושית.

קורסי קדם:

• מכניקה קוונטית שימושית
• מבוא לאופטיקה מודרנית ואלקטרואופטיקה
• חישוב קוונטי-במקביל

מקורות:

Our previous experiment: Nejadsattari, Farshad, Yingwen Zhang, Frédéric Bouchard, Hugo Larocque, Alicia Sit, Eliahu Cohen, Robert Fickler, and Ebrahim Karimi. "Experimental realization of wave-packet dynamics in cyclic quantum walks." Optica 6, no. 2 (2019): 174-180. 

706 Extended Regulation Conditions in Boolean Network Synthesis

הרחבת תנאי רגולציה בסינתזה של רשתות בוליאניות

שם המנחה: Dr. Hillel Kugler and Dr. Ani Zak
אחראי/ת אקדמי/ת: דר' הלל קוגלר

הרקע לפרויקט:

רשתות בוליאניות מאפשרות לתאר דינמיקה של רשתות גנטיות בתאים וכך להסביר תצפיות ניסיוניות ולנבא תוצאות של ניסיונות שעדיין לא בוצעו. תנאי רגולציה מאפשרים למפות אינטראקציות גנטיות לפונקציות בוליאניות ומהוות בסיס לאלגוריתמים של סינתזה של רשתות.

מטרת הפרויקט:

בפרויקט נלמד איך פועלים אלגוריתמים של סינתזה ונרחיב את משפחות תנאי הרגולציה לכלול כללים חדשים שהם מעניינים ולא נתמכים באלגוריתמים הקיימים.

תכולת הפרויקט:

במהלך הפרויקט הסטודנטים ילמדו מהם מהן רשתות גנטיות ואיך ניתן להשתמש ברשתות בוליאניות לתאר אותן. כמו כן ירכשו ידע אלגוריתמי בסינתזה, ויפתחו אלגוריתמים חדשים לסינתזה התומכים במשפחות תנאי הרגולציה מורחבות.

קורסי קדם:

• 83691 Formal Verification and Synthesis (אפשר במקביל לפרויקט)
• 83670 Biological Computation(אפשר במקביל לפרויקט)
• 83869 Cyber Physical Systems(אפשר במקביל לפרויקט)

דרישות נוספות:

• יכולות אלגוריתמיות ותכנותיות גבוהות.
• נכונות להיקף עבודה משמעותי.

מקורות:

1. Hillel Kugler, Sara-Jane Dunn, Boyan Yordanov. Formal Analysis of Network Motifs, CMSB'18.
2. B. Yordanov S-J Dunn, H. Kugler, A. Smith, G. Martello and S. Emmott. A method to identify and analyze biological programs through automated reasoning. Nature Systems Biology and Applications, 2016.
3. de Jong, H. Modeling and simulation of genetic regulatory systems: a literature review. J. Comput. Biol. 9, 67–103 (2002).
4. Milo, R., Shen-Orr, S., Itzkovitz, S., Kashtan, N., Chklovskii, D., Alon, U.: Network motifs: simple building blocks of complex networks. Science, 2002.
5. Manna, Zohar, and Amir Pnueli. "Temporal verification of reactive systems: safety." Springer (1995).

231 Using hardware development methodologies to model, analysis of micro/nano-fluidic devices

שימוש במתודולוגיות פיתוח חומרה למידול וניתוח של רכיבים מיקרו/ננו פלואידים

שם המנחה: Noa Edri & Shir Hochwald Liber
אחראי/ת אקדמי/ת: פרופ' אלכס פיש

הרקע לפרויקט:

כחלק ממימוש מערכת תקשורת מולקולרית נדרש להשתמש ברכיבים אשר נעזרים באלקטרונים לשלוט בתנועתם של חלקיקים ביולוגיים.

רכיב מסוג זה הינו ה"טרנזיסטור" המיקרופלואידי.

מטרת הפרויקט:

מטרת הפרוייקט להשתמש במתודולוגיות מתחום החומרה על מנת למדל התנהגות של רכיבים מיקרו/ננו-פלואידים.
בעזרת המודל ניתן יהיה לערוך סימולציה מערכתית של תקשורת מולקולרית.

תכולת הפרויקט:

• סקר ספרות והכרת הרקע של אלקטרוקינטיקה.
• שימוש בתוכנת COMSOL על מנת לבנות את הרכיב ולאפיין את התנהגותו.
• בניית מודל חשמלי עבור הרכיב.
• שימוש בVIRTUOSO.

קורסי קדם:

• מעבדה מתקדמת למעגלים ספרתיים.
• מעבדה למעגלים משולבים.

232 Wireless communication and data transmission of a miniaturized implantable biosensor

תקשורת אלחוטית של חיישן תוך-גופי זעיר להעברת מידע אל מחוץ לגוף

שם המנחה: Shir Hochwald Liber
אחראי/ת אקדמי/ת: פרופ' אלכס פיש, פרופ' רחלה פופובצר

הרקע לפרויקט:

תחום הביו-סנסורים נמצא בחזית המחקר בשנים האחרונות.

פרויקט זה הינו חלק מפרויקט משותף למסלולי הביו-הנדסה והננו-אלקטרוניקה שבמרכזו פיתוח ביו-סנסור כפתרון טכנולוגי חדשני לטיפול בזיהומים חיידקיים.

כ-10 מיליון אנשים ברחבי העולם מתים מידי שנה כתוצאה מעמידות חיידקים לאנטיביוטיקה. עמידות זו יוצרת מצב בו תרופות שהיו בעבר יעילות למחלות חיידקיות נעשות חסרות תועלת.

בשל כך נדרש פתרון טכנולוגי חדשני לטיפול בזיהומים.

בטכנולוגיה המוצעת בפרויקט נעשה שימוש ביכולת של החיידקים לתקשר בינם לבין עצמם באמצעות מולקולות תקשורת האופייניות רק להם (Quorum Sensing), ובכך לקרוא לחיידקים להצטבר במקום מסוים ולחולל מחלה.
מטרת השבב היא לחוש את מולקולות התקשורת המציינות הצטברות חיידקים, ולשבש תקשורת זו כך שהחיידקים לא יתקבצו במקום ובכך למנוע זיהום.

מטרת הפרויקט:

בניית מדגים לביו-סנסור שיוכל לשדר ולהעביר נתונים אל מחוץ לגוף על פעילות חשמלית המתרחשת בקרבת סנסור הנמצא בתוך הגוף ובכך להתריע על הצטברות חיידקים באזור, להפריע לתקשורת ביניהם ולמנוע מחלה.

תכולת הפרויקט:

• סקר ספרות על טכנולוגיות תקשורת wireless ועל מערכות אלקטרוכימיות.
• תכנון ואפיון רכיבי מערכות תקשורת wireless עם ביו-סנסור הנמצא בתוך הגוף.
• הדגמת פונקציונליות התקשורת וביצוע מדידות.

קורסי קדם:

• מעגלים אלקטרוניים ספרתיים
• מעגלים לינאריים