Fiorenzo Omenetto: Silk, the ancient material of the future

Translator: Leo De Cooman Reviewer: James Piton

Thank you.

Dankon.

I'm thrilled to be here.

Min ĝojigas esti ĉi tie.

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

Mi priparolos novan antikvan materialon

that still continues to amaze us,

kiu ankoraŭ ade mirigas nin,

and that might impact the way we think

kaj povus influi nian pensmanieron

about material science, high technology --

pri materialscienco, altteĥnikaro --

and maybe, along the way,

kaj eble survoje povas fari ion

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

por kuracarto kaj monda sano, kaj helpi ĉe rearbarigo.

So that's kind of a bold statement.

Tio ja estas ia aŭdaca eldiro.

I'll tell you a little bit more.

Mi rakontos al vi iomete pli.

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

Tiu materialo fakte havas iujn trajtojn, kiuj ŝajnas tro bonaj por esti veraj.

It's sustainable; it's a sustainable material

Ĝi estas daŭrigebla, ĝi estas daŭrigeblaĵo

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

prilaborita en nur akvo kaj ĉambra temperaturo --

and is biodegradable with a clock,

kaj biologie kontrolite malkomponebla,

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

vi do povas vidi ĝin tuj solviĝi en glaso da akvo

or have it stable for years.

aŭ konservi ĝin stabila dum jaroj.

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

Ĝi manĝeblas, ĝi enplanteblas en homan korpon

without causing any immune response.

sen kaŭzi ian imunreagon.

It actually gets reintegrated in the body.

Ĝi efektive integriĝas en la korpo.

And it's technological,

Kaj ĝi teĥnike uzeblas,

so it can do things like microelectronics,

ĝi do povas utili en mikrocirkvitaroj,

and maybe photonics do.

kaj eble en lumcirkvitoj.

And the material

La materialo

looks something like this.

aspektas jene.

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

Efektive, la materialo, kiun vi vidas, estas klara kaj travidebla.

The components of this material are just water and protein.

La eroj de tiu materialo estas nur akvo kaj proteino.

So this material is silk.

Tiu materialo ja estas silko.

So it's kind of different

Ĝi tamen iom malsamas

from what we're used to thinking about silk.

al tio, kion ni kutime pensas pri silko.

So the question is, how do you reinvent something

La demando estas, kiel oni reelpensas ion,

that has been around for five millennia?

kio estas konata jam de proksimume kvin mil jaroj.

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

Ĝenerale la malkovran procedon inspiras la naturo.

And so we marvel at silk worms --

Kaj tiel ni miras pri silkraŭpoj --

the silk worm you see here spinning its fiber.

la silkraŭpo ĉi tie ŝpinanta sian fibron.

The silk worm does a remarkable thing:

Silkraŭpo faras ion rimarkindan:

it uses these two ingredients, protein and water,

ĝi uzas du ingrediencojn, proteino kaj akvo,

that are in its gland,

kiuj estas en ĝia glando,

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

por fari materialon aparte rezisteman por protekti sin --

so comparable to technical fibers

do kompareblan al teĥnikaj fibroj,

like Kevlar.

kia Kevlar.

And so in the reverse engineering process

Kaj do en la inversinĝenierada procedo

that we know about,

pri kiu ni scias,

and that we're familiar with,

kaj kiun ni bone konas,

for the textile industry,

pro la teksindustrio,

the textile industry goes and unwinds the cocoon

la teksindustrio ekhavas kaj malvolvas la kokonon

and then weaves glamorous things.

kaj sekve teksas elegantaĵojn.

We want to know how you go from water and protein

Ni volas scii, kiel ekante per akvo kaj proteino

to this liquid Kevlar, to this natural Kevlar.

fari tiun fluaĵan Kevlar-on, tiun naturan Kevlar-on.

So the insight

Do la demando estas,

is how do you actually reverse engineer this

kiel fari la inversan inĝenieradon

and go from cocoon to gland

irante de kokono al glando

and get water and protein that is your starting material.

kaj ekhavi akvon kaj proteinon, la ekmaterialoj.

And this is an insight

Kaj tio estas ideo

that came, about two decades ago,

kiu venis antaŭ proksimume du jardekoj

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

de iu, kun kiu mi havas la bonŝancon kunlabori,

David Kaplan.

David Kaplan.

And so we get this starting material.

Kaj tiel ni ricevis tiun ekmaterialon.

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

Tiel tiu ekmaterialo ree iĝis la baza konstruero.

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

Ni uzas ĝin por fari diversajn aĵojn --

like, for example, this film.

ekzemple filmon.

And we take advantage of something that is very simple.

Kaj ni profitas de io, kio estas tre simpla.

The recipe to make those films

La recepto por fari tiujn filmojn

is to take advantage of the fact

estas profiti el la fakto,

that proteins are extremely smart at what they do.

ke proteinoj estas ege lertaj pri kio ili faras.

They find their way to self-assemble.

Ili trovas manieron memkuniĝi.

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

Do la recepto simplas: prenu la silksolvaĵon, verŝu ĝin,

and you wait for the protein to self-assemble.

kaj atendu, ĝis la proteino memkuniĝas.

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

Malfiksinte la proteinon vi ekhavas tiun filmon,

as the proteins find each other as the water evaporates.

ĉar la proteinoj trovas unu la alian sekiĝante.

But I mentioned that the film is also technological.

Sed mi asertis, ke la filmo ankaŭ estas teĥnikaĵa.

And so what does that mean?

Kion tio signifas?

It means that you can interface it

Tio signifas, ke eblas interligi ĝin

with some of the things that are typical of technology,

kun iuj el la specifaj teĥnikaĵoj,

like microelectronics and nanoscale technology.

kiaj mikrocirkvitaj kaj etskalaĵaj teĥnikaroj.

And the image of the DVD here

Ĉi tiu bildo de DVD

is just to illustrate a point

estas nur por ilustri punkton,

that silk follows very subtle topographies of the surface,

ke silko sekvas subtilegajn surfacajn malglataĵojn,

which means that it can replicate features on the nanoscale.

kio signifas, ke ili kapablas reprodukti etskalajn aĵojn.

So it would be able to replicate the information

Ĝi do devus kapabli reprodukti la informon,

that is on the DVD.

kiu estas sur la DVD.

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

Kaj ni povas konservi informon, kiu estas filmo el akvo kaj proteino.

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

Ni elprovis ion skribante mesaĝon sur peco da silko,

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

kiu estas ĉi tie, kaj jen estas la mesaĝo.

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

Kaj tre simile kiel en la DVD, eblas optike legi ĝin.

And this requires a stable hand,

Por tio necesas stabila mano.

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

tial mi do decidis fari ĝin surpodie antaŭ milo da homoj.

So let me see.

Ni do vidu.

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

Kiel vi vidas la filmo eniras travideble tra ĝi.

and then ...

kaj tiam ...

(Applause)

(Aplaŭdo)

And the most remarkable feat

La plej rimarkinda atingo estas,

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

ke mia mano nun restis sufiĉe longe senmova por fari tion.

So once you have these attributes

Do, de kiam vi konas tiujn ecojn

of this material,

de tiu materialo,

then you can do a lot of things.

vi povas fari multajn aferojn.

It's actually not limited to films.

Ili ne estas limigitaj al filmoj.

And so the material can assume a lot of formats.

La materialo povas havi multajn formojn.

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

Kaj do oni iom freneziĝas, kaj faras diversajn optikajn erojn

or you do microprism arrays,

aŭ faras etprismajn areojn,

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

kia la reflekta bendo, kiu estas sur viaj kurŝuoj.

Or you can do beautiful things

Aŭ vi povas fari belaĵojn,

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

kiuj konstrueblas - ĉu la kamerao povas vidi?

You can add a third dimensionality to the film.

Vi povas aldoni trian dimension al la filmo.

And if the angle is right,

Kaj, se la angulo ĝustas,

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

vi nun povas vidi hologramon aperi en tiu silkfilmo.

But you can do other things.

Sed eblas fari aliajn aĵojn.

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

Imageblas uzi puran proteinon por konduki lumon,

and so we've made optical fibers.

ni do faris optikajn fibrojn.

But silk is versatile and it goes beyond optics.

Sed silko estas multekapabla kaj preterpasas optikon.

And you can think of different formats.

Oni povas pensi pri diversajn formojn.

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

Ekzemple, se vi timas viziti kuraciston kaj pikiĝi per injektilo,

we do microneedle arrays.

ni faras etnadlajn areojn.

What you see there on the screen is a human hair

Jen vi vidas sur la ekrano homan haron

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

supermetitan sur la nadlo farita el silko --

just to give you a sense of size.

nur por doni ideon pri grando.

You can do bigger things.

Eblas fari pli grandajn aĵojn.

You can do gears and nuts and bolts --

Eblas fari dentradojn kaj ŝraŭbojn --

that you can buy at Whole Foods.

kiujn vi povas aĉeti en vendejego.

And the gears work in water as well.

Kaj la dentradoj ankaŭ funkcias en akvo.

So you think of alternative mechanical parts.

Do eblas pensi pri alternativaj mekanikaĵoj.

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

Kaj eble vi povas uzi tiun fluaĵan Kevlar-on, se vi bezonas ion rezistan

to replace peripheral veins, for example,

por anstataŭigi ĉirkaŭaĵajn vejnojn, ekzemple,

or maybe an entire bone.

aŭ eble tutan oston.

And so you have here a little example

Jen vi vidas ĉi tie ekzempleton

of a small skull --

de kranieto --

what we call mini Yorick.

ni nomas ĝin eta Yorick.

(Laughter)

(Ridado)

But you can do things like cups, for example,

Sed eblas fari aĵojn, ekzemple tasojn,

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

kaj per aldono de iom da oro aŭ da duonkonduktaĵo

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

eblas fari sensilojn, kiuj gluiĝas sur la surfacoj de nutraĵoj.

You can do electronic pieces

Eblas fari elektronikaĵajn erojn,

that fold and wrap.

kiuj faldiĝas kaj volviĝas.

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

Aŭ antaŭante la modon, silkajn lumdiodajn tatuojn.

So there's versatility, as you see,

Kiel vi vidas, estas multuzeblo,

in the material formats,

en la materiaj formoj,

that you can do with silk.

kiujn oni povas fari per silko.

But there are still some unique traits.

Sed ankaŭ estas iuj unikaj trajtoj.

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

Tio estas, kial oni efektive volus fari ĉiujn ĉi aĵojn?

I mentioned it briefly at the beginning;

Ĉe la komenco mi koncize menciis ĝin;

the protein is biodegradable and biocompatible.

la proteino estas biologie digestebla kaj akceptata.

And you see here a picture of a tissue section.

Ĉi tie vi vidas bildon de hista sekcaĵo.

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

Ĉu tio signifas, ke ĝi estas biologie digestebla kaj akceptata?

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

Eblas enplanti ĝin en la korpon sen neceso forigi la enplantaĵon.

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

Kio signifas, ke ĉiuj aĵoj, kiujn vi vidis, kaj ĉiuj formoj

in principle, can be implanted and disappear.

principe enplanteblas kaj malaperos.

And what you see there in that tissue section,

Tio, kion vi vidas en ĉi tiu hista sekcaĵo,

in fact, is you see that reflector tape.

fakte estas tiu reflekta bendo.

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

Do, kiel oni estas nokte vidata de aŭto,

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

la ideo estas, ke oni povas vidi, se oni prilumas histon,

you can see deeper parts of tissue

oni povas vidi pli profundajn partojn de histo

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

ĉar tie estas tiu reflekta bendo farita el silko.

And you see there, it gets reintegrated in tissue.

Ĉi tie vi vidas, ke ĝi integriĝas en histon.

And reintegration in the human body

Kaj integriĝo en homa korpo

is not the only thing,

ne estas la sola afero.

but reintegration in the environment is important.

Sed gravas reintegriĝo en la medion.

So you have a clock, you have protein,

Do vi havas horloĝon, vi havas proteinon,

and now a silk cup like this

kaj nun silka taso, kia ĉi tiu

can be thrown away without guilt --

povas esti forĵetata senpente.

(Applause)

(Aplaŭdo)

unlike the polystyrene cups

Ne kiel polistirenaj tasoj

that unfortunately fill our landfills everyday.

kiuj malbonŝance ĉiutage plenigas niajn ŝutejojn.

It's edible,

Ĝi manĝeblas,

so you can do smart packaging around food

do eblas meti nutraĵon en inteligentan pakaĵon,

that you can cook with the food.

kiun vi povas kuiri kun la nutraĵo.

It doesn't taste good,

Ĝi ne bongustas,

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

mi do bezonos iom da helpo pri tio.

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

Sed verŝajne plej rimarkindas, ke ĝi plene recikligeblas.

Silk, during its self-assembly process,

Silko dum sia memkuniĝa procedo

acts like a cocoon for biological matter.

agas kiel kokono por biologia materialo.

And so if you change the recipe,

Kaj se oni ŝanĝas la recepton.

and you add things when you pour --

kaj aldonas aĵojn, kiam oni verŝas --

so you add things to your liquid silk solution --

do aldonas aĵojn en la fluaĵan silksolvaĵon --

where these things are enzymes

kie tiuj aĵoj estas enzimoj

or antibodies or vaccines,

aŭ imunigaj substancoj aŭ vakcinoj,

the self-assembly process

la memkuniĝa procedo

preserves the biological function of these dopants.

konservas la biologian funkcion de ĉi tiuj.

So it makes the materials environmentally active

Ĝi tiel igas la materialojn ekologie aktivaj

and interactive.

kaj interaktivaj.

So that screw that you thought about beforehand

Tiel la ŝraŭbo, pri kiu ni pensis antaŭe,

can actually be used

efektive uzeblas

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

por ripari rompiĝintan oston --

and deliver drugs at the same,

kaj samtempe provizi sanigilon

while your bone is healing, for example.

por resanigi la oston, ekzemple.

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

Aŭ eblus konservi sanigilojn en sia biletujo kaj ne en sia malvarmujo.

So we've made a silk card

Ni do faris silkan karton,

with penicillin in it.

kun penicilino en ĝi.

And we stored penicillin at 60 degrees C,

Kaj ni konservis penicilinon ĉe 60 ° celsiusaj.

so 140 degrees Fahrenheit,

do 140 Farenhejtaj,

for two months without loss of efficacy of the penicillin.

dum du monatoj sen perdo de efikeco de la penicilino.

And so that could be ---

Kaj tio povus esti ---

(Applause)

(Aplaŭdo)

that could be potentially a good alternative

tio povus esti ebla taŭga alternativo

to solar powered refrigerated camels. (Laughter)

por sunenergie malvarmigitaj kameloj.

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

Kaj kompreneble ne estas uzo de konservejo, se vi ne povas uzi ĝin.

And so there is this other unique material trait

Kaj jen estas alia unika trajto,

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

kiun havas tiuj materialoj, ke ili laŭprograme malkomponeblas.

And so what you see there is the difference.

Jen vi vidas la diferencon.

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

Supre estas filmo programita por ne malkomponiĝi,

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

malsupre estas filmo programita por malkomponiĝi en akvo.

And what you see is that the film on the bottom

Kaj vi vidas, ke la filmo en la malsupro

releases what is inside it.

liberigas, kion ĝi enhavas.

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

Ĝi do ebligas la rehavon de tio, kion ni enmetis antaŭe.

And so this allows for a controlled delivery of drugs

Tiel ĝi ebligas kontrolatan provizadon de sanigiloj

and for reintegration in the environment

kaj reintegriĝon en la medio

in all of these formats that you've seen.

en ĉiuj formoj, kiujn vi vidis.

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

Tiel la malkovra fadeno, kiun ni reale havas, estas fadeno.

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

Nin pasiigas tiu ideo, ke kion ajn ni volas fari,

whether you want to replace a vein or a bone,

ĉu vi volas anstataŭigi vejnon aŭ oston,

or maybe be more sustainable in microelectronics,

aŭ eble agi pli daŭrigeble en mikrocirkvitoj,

perhaps drink a coffee in a cup

eble trinki kafon en taso

and throw it away without guilt,

kaj forĵeti ĝin senpente,

maybe carry your drugs in your pocket,

eble porti siajn sanigilojn en la poŝo,

deliver them inside your body

liveri ilin ene de via korpo

or deliver them across the desert,

aŭ liveri ilin trans la dezerton,

the answer may be in a thread of silk.

la solvo povas esti en silka fadeno.

Thank you.

Dankon.

(Applause)

(Aplaŭdo)