Fiorenzo Omenetto: Silk, the ancient material of the future

Překladatel: Kristyna Zavadilova Korektor: Martin Francis Gilbert Máik

Thank you.

Děkuji.

I'm thrilled to be here.

Jsem nadšený, že jsem tu s vámi.

I'm going to talk about a new, old material

Chtěl bych hovořit o novém starém materiálu,

that still continues to amaze us,

který nás nepřestává uchvacovat

and that might impact the way we think

a který může mít vliv na způsob našeho uvažování

about material science, high technology --

o materiální vědě, složité technologii --

and maybe, along the way,

a možná, během toho,

also do some stuff for medicine and for global health and help reforestation.

také udělat něco pro medicínu a pro globální zdraví a pomoci zalesňování.

So that's kind of a bold statement.

Tedy, to je docela odvážné prohlášení.

I'll tell you a little bit more.

Povím vám trochu víc.

This material actually has some traits that make it seem almost too good to be true.

Tento materiál má ve skutečnosti některé rysy, zdající se až příliš dobré na to, aby byly skutečné.

It's sustainable; it's a sustainable material

Je udržitelný; je to udržitelný materiál,

that is processed all in water and at room temperature --

který se zpracovává ve vodě při pokojové teplotě --

and is biodegradable with a clock,

a okamžitě podléhá rozkladu,

so you can watch it dissolve instantaneously in a glass of water

takže ho můžete okamžitě pozorovat rozpouštět se ve sklenici vody

or have it stable for years.

nebo ho mít stabilní dlouhé roky.

It's edible; it's implantable in the human body

Je poživatelný, je implantovatelný do lidského těla,

without causing any immune response.

anižby způsoboval imunitní reakci.

It actually gets reintegrated in the body.

Ve skutečnosti se v těle rozpouští.

And it's technological,

A je technologický,

so it can do things like microelectronics,

takže dokáže dělat věci stejně jako mikroelektronika,

and maybe photonics do.

a možná i fotonika.

And the material

A ten materiál

looks something like this.

vypadá nějak takto.

In fact, this material you see is clear and transparent.

Popravdě jak vidíte, tento materiál je čistý a průhledný.

The components of this material are just water and protein.

Stavebními prvky tohoto materiálu jsou jen voda a protein.

So this material is silk.

Takže takový materiál je hedvábí.

So it's kind of different

Je tedy trochu jiný,

from what we're used to thinking about silk.

než jak jsme zvyklí smýšlet o hedvábí.

So the question is, how do you reinvent something

Otázkou tedy je, jak můžete přetvořit něco,

that has been around for five millennia?

co už je na světě kolem 5 tisíc let?

The process of discovery, generally, is inspired by nature.

Proces vynalézání je povšechně inspirován přírodou.

And so we marvel at silk worms --

Žasneme nad housenkami bource morušového;

the silk worm you see here spinning its fiber.

tady bourec morušový splétá své vlákno.

The silk worm does a remarkable thing:

Ta housenka dělá pozoruhodnou věc:

it uses these two ingredients, protein and water,

používá tyto dva prvky, protein a vodu,

that are in its gland,

které má ve své žláze,

to make a material that is exceptionally tough for protection --

aby vytvořila mimořádně pevný ochranný materiál --

so comparable to technical fibers

srovnatelný s technickými vlákny

like Kevlar.

jako je Kevlar.

And so in the reverse engineering process

V procesu reverzního inženýrství,

that we know about,

který známe

and that we're familiar with,

a který je nám blízký,

for the textile industry,

textilní průmysl

the textile industry goes and unwinds the cocoon

odmotává zámotky

and then weaves glamorous things.

a tká fascinující věci.

We want to know how you go from water and protein

Potřebujeme vědět jak získat z vody a proteinu

to this liquid Kevlar, to this natural Kevlar.

tento tekutý přírodní Kevlar.

So the insight

K proniknutí do podstaty věci

is how do you actually reverse engineer this

je důležité za pomoci reverzního inženýrství zjistit

and go from cocoon to gland

jak vzniká zámotek ze žláz housenky,

and get water and protein that is your starting material.

když základní materiál je pouze voda a protein.

And this is an insight

Tento pohled na věc

that came, about two decades ago,

sdílel již před dvěma desetiletími muž,

from a person that I'm very fortunate to work with,

se kterým mám tu čest pracovat.

David Kaplan.

David Kaplan.

And so we get this starting material.

A tak je tento základní materiál,

And so this starting material is back to the basic building block.

zpátky ve svém startovacím bloku

And then we use this to do a variety of things --

a my ho využíváme pro spoustu věcí,

like, for example, this film.

jako například tento film.

And we take advantage of something that is very simple.

Využíváme něco, co je neuvěřitelně jednoduché.

The recipe to make those films

Recept na to, jak udělat takové filmy

is to take advantage of the fact

je využití fakta, že proteiny

that proteins are extremely smart at what they do.

jsou nesmírně inteligentní.

They find their way to self-assemble.

Najdou způsob jak se samovolně seskupit dohromady,

So the recipe is simple: you take the silk solution, you pour it,

takže návod je jednoduchý: odlijete substanci hedvábí

and you wait for the protein to self-assemble.

a čekáte, až se protejny samy seskupí dohromady.

And then you detach the protein and you get this film,

Následně oddělíte proteiny a dostanete film.

as the proteins find each other as the water evaporates.

Zatímco se proteiny shromažďují, voda se vypařuje.

But I mentioned that the film is also technological.

Ale jak jsem se zmínil, film je také technologický.

And so what does that mean?

Takže, co to znamená?

It means that you can interface it

Že tento proces můžete propojit

with some of the things that are typical of technology,

s aspekty, které jsou typicky technologické,

like microelectronics and nanoscale technology.

jako mikroeletkronika a nanotechnologie.

And the image of the DVD here

Tento obrázek DVD-čka

is just to illustrate a point

pouze dokazuje teorii,

that silk follows very subtle topographies of the surface,

že hedvábí má velmi hladký povrch,

which means that it can replicate features on the nanoscale.

což umožňuje, že může kopírovat rysy v mikro měřítku.

So it would be able to replicate the information

Může přejmout informaci,

that is on the DVD.

která je zde na DVD,

And we can store information that's film with water and protein.

a my můžeme zachovat tuto informaci, která je film s vodou a proteiny.

So we tried something out, and we wrote a message in a piece of silk,

Takže jsme něco vyzkoušeli. Napsali jsme zprávu na kus hedvábí,

which is right here, and the message is over there.

které je tady a naše zpráva je tam.

And much like in the DVD, you can read it out optically.

A podobně jako na DVD ji můžete přečíst.

And this requires a stable hand,

Na toto je zapotřebí pevná ruka,

so this is why I decided to do it onstage in front of a thousand people.

proto jsem se rozhodl to předvádět na pódiu, před tisícovkou lidí.

So let me see.

Takže, jdeme na to.

So as you see the film go in transparently through there,

Jak můžete vidět, film prochází zcela zřejmě skrz,

and then ...

a pak...

(Applause)

(potlesk)

And the most remarkable feat

a nejvíce pozoruhodný fakt je,

is that my hand actually stayed still long enough to do that.

že má ruka zůstala po celou dobu v klidu.

So once you have these attributes

Takže, jakmile máte tyto vlastnosti

of this material,

materiálu,

then you can do a lot of things.

můžete dělat mnoho věcí.

It's actually not limited to films.

Nejsme totiž omezeni pouze na výrobu filmů.

And so the material can assume a lot of formats.

Tento materiál dokáže převzít mnoho forem.

And then you go a little crazy, and so you do various optical components

Můžete si ulítnout a vytvořit různé optické komponenty,

or you do microprism arrays,

nebo můžete vyrobit mikroprismické seskupení,

like the reflective tape that you have on your running shoes.

jako odrazná páska, co bývá na teniskách.

Or you can do beautiful things

Nebo můžete vyrábět skvostné věci

that, if the camera can capture, you can make.

za pomoci vašeho fotoaparátu.

You can add a third dimensionality to the film.

Můžete přidat k filmům trojrozměrnou dimenzi.

And if the angle is right,

A, jestliže je úhel správný,

you can actually see a hologram appear in this film of silk.

můžete ve skutečnosti vidět hologram na tomto filmu hedvábí.

But you can do other things.

Ale můžete dělat také jiné věci.

You can imagine that then maybe you can use a pure protein to guide light,

Dokážete si představit, že možná dokážete využít čistý protein k navigaci světla,

and so we've made optical fibers.

a tak k výrobě optických vláken.

But silk is versatile and it goes beyond optics.

Ale hedvábí je všestranné a jeho využití za hranicemi optiky.

And you can think of different formats.

Bere na sebe různé formy.

So for instance, if you're afraid of going to the doctor and getting stuck with a needle,

Takže například, jestliže se bojíte jít k doktorovi, protože máte strach z jehel,

we do microneedle arrays.

vyrobíme sadu mikro-jehel.

What you see there on the screen is a human hair

Co vidíte tady na obrazovce je lidský vlas,

superimposed on the needle that's made of silk --

přiložený na jehlu vyrobenou z hedvábí.

just to give you a sense of size.

to jen aby jste měli pojem o její velikosti.

You can do bigger things.

Můžete ale dělat velké věci.

You can do gears and nuts and bolts --

Můžete vyrobit přehazovačky, matice a šrouby,

that you can buy at Whole Foods.

jaké můžete koupit v Whole Foods.

And the gears work in water as well.

Ozubené převody fungují také ve vodě.

So you think of alternative mechanical parts.

Takže je třeba přemýšlet o náhradních mechanických částech.

And maybe you can use that liquid Kevlar if you need something strong

A možná můžete použít zmíněný tekutý Kevlar, jestliže potřebujete něco silného,

to replace peripheral veins, for example,

co by nahradilo vnější žíly, například,

or maybe an entire bone.

nebo možná celou kost.

And so you have here a little example

Takže zde je malý příklad

of a small skull --

na malé lebce,

what we call mini Yorick.

které říkáme mini Yorick (pozn. viz Hamlet)

(Laughter)

(smích)

But you can do things like cups, for example,

Ale můžete to vyrobit třeba kelímky,

and so, if you add a little bit of gold, if you add a little bit of semiconductors

když přidáte trochu zlata nebo polovodiče,

you could do sensors that stick on the surfaces of foods.

můžete vyrobit čidla, která přilnou k povrchu potravin.

You can do electronic pieces

Můžete vyrobit elektroniku,

that fold and wrap.

která se lehce ohýbá a ovinuje.

Or if you're fashion forward, some silk LED tattoos.

Nebo jestli jdete s módou, můžete vyzkoušet LED tetování.

So there's versatility, as you see,

Hedvábí má tedy

in the material formats,

všestranné použití

that you can do with silk.

a mnoho podob.

But there are still some unique traits.

Hedvábí má krom toho několik dalších jedinečních vlastností.

I mean, why would you want to do all these things for real?

Proč byste totiž chtěli vyrábět všechny tyto věci?

I mentioned it briefly at the beginning;

Zmínil jsem se o tom už na začátku:

the protein is biodegradable and biocompatible.

protein je slučitelná látka podléhající rozkladu.

And you see here a picture of a tissue section.

Na tomto obrázku vidíte řez tkáně.

And so what does that mean, that it's biodegradable and biocompatible?

Takže, co to vlastně znamená?

You can implant it in the body without needing to retrieve what is implanted.

Můžete ho implantovat do těla bez toho, aniž byste ho pak museli vyndat.

Which means that all the devices that you've seen before and all the formats,

Což znamená, že všechny věci, které jste viděli, všechny jeho podoby,

in principle, can be implanted and disappear.

se v podstatě dají implantovat a pak zmizí.

And what you see there in that tissue section,

To, co vidíte v řezu tkáně,

in fact, is you see that reflector tape.

je prakticky odrazová páska.

So, much like you're seen at night by a car,

Tak jak vás vidí v noci auto,

then the idea is that you can see, if you illuminate tissue,

tak vy vydíte film, když ho osvětlíte.

you can see deeper parts of tissue

Můžete vidět hlubší části tkáně

because there is that reflective tape there that is made out of silk.

díky reflektivní pásce, která je vyrobena z hedvábí.

And you see there, it gets reintegrated in tissue.

A jak vidíte, páska se sjednotí s tkání.

And reintegration in the human body

Sjednocení s lidským tělem

is not the only thing,

není jediná věc.

but reintegration in the environment is important.

Ale sjednocení s prostředím je důležité.

So you have a clock, you have protein,

Takže, máte určitou dobu rozkladu a protein.

and now a silk cup like this

Kelímek z hedvábí jako je tento

can be thrown away without guilt --

může být bez viny zahozen.

(Applause)

(potlesk)

unlike the polystyrene cups

Narozdíl od polystyrénových kelímků,

that unfortunately fill our landfills everyday.

které bohužel každý den zaplňují naše skládky.

It's edible,

Hedvábí je poživatelné,

so you can do smart packaging around food

takže s ním můžete elegantně balit potraviny,

that you can cook with the food.

a můžete s ním vařit.

It doesn't taste good,

Nechutná dobře,

so I'm going to need some help with that.

takže budu s tím jěšte potřebovat vaši pomoc.

But probably the most remarkable thing is that it comes full circle.

Patrně nejzajímavější vlastnost je jeho kruhový tvar.

Silk, during its self-assembly process,

Hedvábí se během svého samo-shromažďovacího procesu

acts like a cocoon for biological matter.

chová z biologického hlediska jako závitek.

And so if you change the recipe,

A tak, jestliže změníte proceduru

and you add things when you pour --

a přidáte věci při odlévání--

so you add things to your liquid silk solution --

a tak přidáte věci do tekuté substance hedvábí --

where these things are enzymes

kde tyto věci jsou enzymy

or antibodies or vaccines,

protilátky nebo vakcíny.

the self-assembly process

Samo-shromažďovací proces

preserves the biological function of these dopants.

zachovává biologické funkce těchto komponentů.

So it makes the materials environmentally active

Materiál se stává ekologicky aktivní

and interactive.

a interaktivní.

So that screw that you thought about beforehand

Takže ten šroub, který jste před chvílí viděli,

can actually be used

může zároveň

to screw a bone together -- a fractured bone together --

držet kost pohromadě

and deliver drugs at the same,

a zároveň dodávat léky,

while your bone is healing, for example.

zatímco se vaše kost zaceluje.

Or you could put drugs in your wallet and not in your fridge.

Nebo můžete skladovat léky ve své penžence na místo lednice.

So we've made a silk card

Vyrobili jsme karty z hedvábí,

with penicillin in it.

v nichž je penicilin.

And we stored penicillin at 60 degrees C,

Dokážeme skladovat penicilin při 60 stupních Celsia,

so 140 degrees Fahrenheit,

což je 140 stupňů Fahrenheita,

for two months without loss of efficacy of the penicillin.

až po dva měsíce bez jakkékoliv ztráty na jeho účinnosti.

And so that could be ---

Toto by mohl být --

(Applause)

(potlesk)

that could be potentially a good alternative

mohla by to být teoreticky efektivní alternativa

to solar powered refrigerated camels. (Laughter)

solarně poháněným chlazeným velbloudům.

And of course, there's no use in storage if you can't use [it].

Samozřejmě, proč skladovat něco, co nepoužijete.

And so there is this other unique material trait

A tak je tu další skvělá vlastnost tohoto materiálu.

that these materials have, that they're programmably degradable.

Tyto materiály mohou být naprogramovány k rozkladu.

And so what you see there is the difference.

A tak zde vidíte rozdíl.

In the top, you have a film that has been programmed not to degrade,

Nahoře máte film, který nebyl naprogramován k rozkladu.

and in the bottom, a film that has been programmed to degrade in water.

Na spodu je film, který byl naprogramován k rozložení při styku s vodou.

And what you see is that the film on the bottom

Vidíte, že film na spodu

releases what is inside it.

uvolňuje svůj obsah.

So it allows for the recovery of what we've stored before.

A tak umožňuje vyproštění látek, které jsme dříve uskladnili.

And so this allows for a controlled delivery of drugs

Toto umožňuje kontrolované dávkování léků

and for reintegration in the environment

a včlenění látky do prostředí

in all of these formats that you've seen.

ve všech formách látky které jste viděli.

So the thread of discovery that we have really is a thread.

Tento sled objevů opravdu závisí na jednom vlásku.

We're impassioned with this idea that whatever you want to do,

Jsme nadšení tímto nápadem. Cokoliv chcete dělat,

whether you want to replace a vein or a bone,

ať chcete nahradit žílu nebo kost,

or maybe be more sustainable in microelectronics,

nebo chcete dlouhodobě fungující mikroelektroniku,

perhaps drink a coffee in a cup

nebo chcete pít kávu z kelímku,

and throw it away without guilt,

který pak bez výčitek svědomí zahodíte,

maybe carry your drugs in your pocket,

přechovávat léky v peněžence,

deliver them inside your body

dodávat je do vašeho těla

or deliver them across the desert,

nebo je přenášet napříč pouští,

the answer may be in a thread of silk.

odpověď můžete nalézt v nitce hedvábí.

Thank you.

Děkuji.

(Applause)

(potlesk)