גליה מעין

1.  המחקר במעבדתי מתמקד בכימיה ביומימטית וקישור מתכתי במטרה לדמות את המבנה ותפקוד של חלבונים קושרי מתכת כולל הכרה סלקטיבית, קטליזה שיתופית, פירוק מים בתהליך אלקטרו  ופוטוקטליטי ואגרגציה מבוקרת של ננו חלקיקים.
2. 

   מבנה של פפטיד ופפטואיד (משמאל). מבנה הליקאלי של פפטואיד המכיל קב’ כיראלית נפחית של פניל אתיל (מימין).

   פירוט המחקר

   אנו חוקרים את האינטראקציה בין פולדמרים ביומימטים אורגניים (דמויי פפטיד) וחומרים אי-אורגניים כגון יוני מתכת וננו חלקיקי מתכת. באופן ספציפי, אנחנו חוקרים פולדמרים דמויי פפטידים הנקראים “פפטואידים”, השייכים למשפחת האוליגומרים המורכבים מגליצינים המותמרים בחנקן האמידי.

   פפטואידים מסונתזים בקלות על מצע מוצק באמצעות שיטת “תת-מונומרים”- סינתזה המורכבת משני שלבים החוזרים על עצמם בתנאי הסביבה אשר בדרך כלל דורשים זמני תגובה קצרים וללא קבוצות הגנה.

   למרות שפפטואידים אינם מסוגלים ליצור קשרי מימן לאורך השלד שלהם, ניתן לשלב בהם מונומרים כיראליים ונפחיים, המאפשרים להם לאמץ מבנה שניוני יציב בתמיסה, עקב אינטראקציות סטריות וסטריו-אלקטרוניות.

   מבנה של פפטיד ופפטואיד (משמאל). מבנה הליקאלי של פפטואיד המכיל קב’ כיראלית נפחית של פניל אתיל (מימין).

אנו עוסקים כיום בחמישה נושאים עיקריים:

1. קטליזה שיתופית– לאחרונה תוכננו בהצלחה מספר פפטואידים קצרים, המכילים ליגנדה הקושרת יון  מתכתי וקטליזטור אורגני, אשר ביחד מזרזים חמצון של כהלים ראשוניים פי 20 מהר יותר ממערכת שלא מחברת את שני המרכיבים. כיום אנו מתמקדים בפיתוח פפטואידים המסוגלים לבצע קטליזה אסימטרית לקבלת תוצר נקי אופטית.
2. כילאטור סלקטיבי ליוני נחושת, אבץ וברזל– שימוש בפפטואיד הליקאלי ומספר טכניקות סינטטיות ייחודיות לשילוב ליגנדות קושרות מתכות על פפטואיד, אפשרו לתכנן פפטואיד עם סלקטיביות ואפיניות גבוהה ליון מתכתי בודד (נחושת או אבץ) או שני יוני מתכת שונים באתרים ספציפיים על הפפטואיד (נחושת וברזל, נחושת ואבץ, נחושת וקובלט). באמצעות שימוש בליגנדות קושרות מתכת בי וטרי-דנטטיות הצלחנו לתכנן פפטואיד עם סלקטיביות גבוהה ליון נחושת. פפטואיד זה יכול לקשור יון נחושת בצורה תוך מולקולרית מתוך תערובת המכילה 20 אקוויוולנטיים של מתכות אחרות (אבץ, קובלט, ברזל, מנגן וניקל) ואקוויוולנט אחד בלבד של יון נחושת. בנוסף, פפטואיד זה יכול לקשור שתי מתכות שונות (נחושת וברזל) באופן בין מולקולרי באתרים ספציפיים של הפפטואיד בצורה קינטית או תרמודינאמית.
3. שימוש במיקרוגל לביצוע תגובות כימיות בפפטואידים על מצע מוצק– לאחרונה תיארנו הכנסת שתי ליגנדות בידנטטיות באמצעות תגובת ציקליזציה [3+2] (תגובת ״קליק״). בנוסף, הראנו שניתן להוסיף אמינים הטרוציקליים לא מוגנים באמצעות תגובת התמרה בין אמין לפרופיל כלוריד המחובר לשלד הפפטואיד וכמו כן, פיתחנו שיטה יעילה חד שלבית לציקליזציה של פפטואידים. תגובות אלו בוצעו באמצעות שימוש בקרינת מיקרוגל על גבי מצע מוצק.
4. זרזים ביומימטיים חדשים עבור פיצול מים פוטוכימי ואלקטרוכימי– אנו מפתחים זרזים כגון קומפלקס אי אורגני מסיס מים וכן פפטואידים הנושאים ליגנדות קשרות מתכת וקבוצות פונקציונאליות אחרות, לצורך פיצול מים אלקטרוכימי ופוטוכימי. הצלחנו להכין מספר קומפלקסים המראים פעילות אלקטרוקטליטית וכעת אנו פועלים לשיפורם.
5. אגרגציה נשלטת של ננו חלקיקים מתכתיים ע”י פפטואידים– אנו מפתחים פפטואידים המסוגלים לייצב ננו חלקיקים מתכתיים. הפפטואידים הנ”ל תומכים באגרגציה נשלטת של הננו חלקיקים. אנו מעוניינים להשתמש במערכות הללו על מנת לפתח יכולת חישה כיראלית וקטליזה הטרוגנית אסימטרית. לאחרונה, גילינו ששינוי ברצף המונומרים, באורך ובליגנדה הקושרת חלקיקים, מוביל לשליטה בכמות האגרגציה וכעת אנו מתמקדים בשינויים שיובילו למורפולוגיות אגרגציה ייחודיות.

תעסוקת פוסטדוקטורט

אוגוסט 2009-יולי 2011מחקר עם פרופ’ ג’ורג’ כריסטו, הפקולטה לכימיה, אוניברסיטת פלורידה,
גיינסוויל, פלורידה.
ינואר 2007-יולי 2009 מחקר בשיתוף פעולה עם פרופ’ מייקל ד. וורד ופרופ’ קנט קירשנבאום, המכון
לעיצוב מולקולרי, הפקולטה לכימיה, אוניברסיטת ניו יורק, ניו יורק.

השכלה

2001-2006 לימודי דוקטורט בקבוצה של פרופ’ רוני נוימן, הפקולטה לכימיה אורגנית, מכון ויצמן
למדע, רחובות, ישראל.
נושא המחקר: ” מערכות חדשותלתגובות חמצון המזורזות ע”י פוליאוקסומתכות״.
1998-2000 תואר שני בקבוצה של פרופ’ אברהם שנצר, הפקולטה לכימיה אורגנית, מכון ויצמן
למדע, רחובות, ישראל.
נושא המחקר: “הכנה, אפיון ושימוש של ליגנדה חדשה להכנת קומפלקסים הטרו-גרעיניים״.
1995-1998  תואר ראשון בכימיה בהצטיינות, אוניברסיטת תל אביב, תל אביב, ישראל.

פרסים

2011 חוקר כימיה ירוקה מטעם הקרן הלאומית למדע (NSF)
2010 מלגה בכימיה ירוקה לזכרו של יוסף ברין (פרס ACS)
2009 פרס נסיעות מטעם החברה הסטריאוכימית של ניו יורק.