Ester Segal, prof au Technion, lauréate du Prix Yanai : "inculquer la créativité et tenir compte des différents potentiels"

[:fr]Israël Science Info tient à saluer une enseignante remarquable du Technion, le professeur Ester Segal, qui a récemment obtenu le Prix d’excellence Yanai avec neuf autres membres du corps professoral. « Le rôle de l’enseignant n’est pas seulement le transfert de connaissances, la transmission des compétences et d’aider les élèves à atteindre les notes les plus élevées possibles. Notre devoir est d’inculquer la curiosité et le désir de connaissance, de nourrir la pensée critique, la créativité et l’indépendance, et à préparer les étudiants au monde réel qui les attend à la fin de leurs études. En tant qu’éducateurs, nous devrions aborder l’enseignement avec le même enthousiasme et la même responsabilité que nous accordons à la recherche, à notre recherche. Cette attitude envers l’enseignement, activité intéressante et difficile, nous motive à être innovants et efficaces dans la salle de classe. Nous devons garder à l’esprit que dans l’enseignement, il n’y a pas de «one size fits all» – les classes sont toujours hétérogène, et chaque élève a un style d’apprentissage différent. Je crois aussi que développer de la communication et de la confiance est essentiel pour créer un environnement d’apprentissage efficace et productif. Je fais preuve d’empathie et d’attention envers les étudiants; cela signifie aussi faire un effort supplémentaire pour eux », explique le professeur Ester Segal de la Faculté de Biotechnologie et de Génie Alimentaire au Techion. Le prix Yanai, financé par le diplômé du Technion M. Moshe Yanai d’un montant de 100 000 shekels, récompense les professeurs du Technion pour leur excellence académique.

Ester Segal précise : «L’enseignement est très exigeant, et il n’est pas toujours facile de trouver le temps de s’y consacrer avec toutes mes autres tâches, mais pour moi c’est une véritable vocation».

Le professeur Ester Segal a obtenu ses trois diplômes à la Faculté de Génie Chimique du Technion. En 2007, à la fin de son post-doctorat à la Faculté de Chimie et de Biochimie de l’Université de Californie, San Diego (UCSD), elle a rejoint la Faculté de Biotechnologie et de Génie Alimentaire du Technion. Elle dirige actuellement le Laboratoire nanomatériaux multifonctionnel, situé à la Faculté, et cette dernière année, elle a reçu le Prix d’excellence en recherche Henry Taub.

Le professeur Segal dirige une équipe de recherche multidisciplinaire enquêtant sur l’interface entre la science des matériaux et la biotechnologie. La recherche principale du laboratoire se concentre sur la synthèse et la caractérisation de nanomatériaux et leur application pour le développement de capteurs biologiques et des systèmes de délivrance de médicaments.

Dans son article publié récemment dans Nature Communications, elle a signalé que les transporteurs de silicium pour l’administration locale de médicaments anticancéreux se dégradent différemment quand ils atteignent un environnement malade, ce qui peut affecter les résultats cliniques. L’étude, menée conjointement avec le professeur Natalie Artzi de l’Institut de Technologie du Massachusetts (MIT) et de la Harvard Medical School, fait la lumière sur ce processus de dégradation, ouvrant la voie à des traitements de tumeurs améliorés.

«Dans cette étude, nous avons montré pour la première fois que les biomatériaux en général, et le silicium poreux nanostructuré en particulier, se comportent différemment lorsqu’ils sont injectés (ou implantés) au micro-environnement de la tumeur. Au cours des dernières années, nous avons conçu avec succès du silicium utilisé comme un support de médicaments anticancéreux qui libère son contenu d’une manière contrôlée, et nous nous concentrons maintenant sur le mécanisme de dégradation du silicium dans le tissu malade « , explique le professeur Segal.

Le silicium poreux nanostructuré est le nom commun pour une famille de matériaux à base de silicium contenant des trous à l’échelle nanométrique. Ce matériau est aujourd’hui considéré comme un véhicule de livraison de médicament prometteur, principalement en raison de ses caractéristiques uniques: une grande zone de surface (adapté pour les déchargements des médicaments), biocompatibilité et biodégradabilité d’une manière sûre et non toxique. Au cours des dernières années, le professeur Segal et son étudiant doctorant Adi Tzur-Balter ont développés des «conteneurs» (transporteurs) pour la livraison de médicaments anticancéreux. Grâce à une conception minutieuse des conteneurs de silicium, en fonction du diamètre des pores et de la chimie de surface, le groupe a atteint des caractéristiques optimales pour une livraison efficace des médicaments.

L’un des résultats importants de l’étude, qui examine le comportement des « conteneurs » de silicium dans les tumeurs du cancer du sein, est lié à la dégradation accélérée du matériau de silicium dans la zone malade. La recherche a montré que les espèces réactives d’oxygène régulées à la hausse dans l’environnement cancéreux (in vivo), induisent une oxydation du silicium, ce qui provoque une dégradation rapide des «conteneurs» par rapport aux expériences de laboratoire (in vitro). En conséquence, cet article met en lumière le processus de dégradation du silicium nanostructuré au microenvironnement de la tumeur, et permet la conception de structure de silicium précoce et intelligente pour faciliter la libération contrôlée du médicament au site ciblé.[:en] »Teaching is very demanding, and it’s not always easy finding the time to devote to it with all the other tasks before me, but for me it is a true calling,” explains Prof. Ester Segal from the Faculty of Biotechnology & Food Engineering. Prof. Segal was recently awarded the Yanai Prize for Excellence along with nine other faculty members. The prize, funded by Technion graduate Mr. Moshe Yanai in the amount of 100 thousand Shekels, is awarded to Technion faculty.

In her acceptance speech at the prize ceremony, Prof. Segal explained that, “The role of teacher for me is not only about the transfer of knowledge, imparting skills and assisting students in achieving the highest possible grades. It is our task to instil curiosity and a desire for knowledge, to nurture critical thinking, creativity and independence, and to prepare students for the real world that will be waiting for upon completing their studies. I believe that as educators, we should approach teaching with the same enthusiasm and responsibility we place on research on our research. Such attitude towards teaching makes it an interesting and challenging activity and motivates us to be innovative and effective in the classroom. We must keep in mind that in teaching, there is no ‘one size fits all’ – classes are always heterogeneous, and each student has a different learning style. I also believe that building communication and trust is critical for establishing an efficient and productive learning environment. I show the students empathy and care; this also means going an extra mile for them.”

Prof. Ester Segal completed all three of her degrees at the Technion’s Faculty of Chemical Engineering. In 2007, upon completion of her postdoctorate at the Faculty of Chemistry and Biochemistry at the University of California, San Diego (UCSD), she joined the Faculty of Biotechnology and Food Engineering at the Technion. She currently heads the Multifunctional Nanomaterials Laboratory, located at the Faculty, and in the past year she received the Henry Taub Prize for Excellence in Research.

The image illustrates porous silicon (PSi) particles used as a platform for the delivery of anticancer drugs (highlighted in green on the diagram) and its release at the targeted breast cancer tumors. The degradation of the PSi at the tumor microenvironment was investigated using novel imaging methods. The researchers tracked the decomposition of the material on the diseased tissue and uncovered its degradation mechanism, which triggers the release of the drugs trapped within the porous medium.

Prof. Segal heads a multidisciplinary research team investigating the interface between materials science and biotechnology. The main research at the laboratory focuses on the synthesis and characterization of nanomaterials and their application to the development of biological sensors and drug delivery systems.

In an article she recently published in the prestigious journal Nature Communications, she reported that silicon carriers for the local delivery of anticancer drugs degrade differently when they reach the diseased environment, which can affect clinical outcomes. The study, conducted jointly with Prof. Natalie Artzi from the Massachusetts Institute of Technology (MIT) and the Harvard Medical School, sheds light on this degradation process, opening the way for improved tumor treatments.

“In this study we have shown for the first time that biomaterials in general, and nanostructured porous silicon in particular, behave differently when they are injected (or implanted) at the tumor microenvironment. Over the last few years, we successfully engineered silicon to be used as a carrier of anticancer drugs that releases its contents in a controlled manner, and now we are focusing on the degradation mechanism of the silicon at the diseased tissue,” explains Prof. Segal.

Nanostructured Porous Silicon is the common name for a family of silicon-based materials containing nano-scale holes. This material is today seen as a promising drug delivery vehicle, mainly due to its unique characteristics: a large surface area (geared for drug unloading), biocompatbility, and bio-degradability in a safe and non-toxic manner. In recent years, Prof. Segal and her doctoral student Adi Tzur-Balter developed ‘containers’ (carriers) for the delivery of anticancer drugs. Through careful design of the silicon containers, in terms of their pore diameter and surface chemistry, the group achieved optimal features for effective drug delivery.

One of the important findings of the study, which investigates the behavior of the silicon ‘containers in breast cancer tumors, is associated with the accelerated degradation of the silicon material in the diseased area. The research showed that reactive oxygen species upregulated in the cancerous environment (in vivo), induce oxidation of the silicon, causing a rapid degradation of the ‘containers’ as compared with (in vitro) lab experiments. As a result, this article sheds light on the process of nanostructured silicon degradation at the tumor microenvironment, and allows for early and smart design intervention of the silicon structure to facilitate controlled release of the drug at the targeted site.

[:]