Fiorenzo Omenetto: Silk, the ancient material of the future

ابریشم، ماده ای از دنیای کهن تا دنیای فردا

Translator: soheila Jafari Reviewer: saman dadbin

Thank you.

سپاسگزارم

I'm thrilled to be here.

خوشوقتم که اینجا هستم

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

قصد دارم راجع به یک ماده جدید قدیمی صحبت کنم

that still continues to amaze us,

که همچنان به متحیر کردن ما ادامه می دهد،

and that might impact the way we think

و ممکن است بر شیوه تفکر ما

about material science, high technology --

در مورد علم مواد، تکنولوژی پیشرفته-- تاثیر بگذارد

and maybe, along the way,

و احتمالا"، در طول این مسیر،

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

کارهایی برای سیستم دارویی ، بهداشت جهانی و کمک به احیای جنگلها همچنین انجام پذیرد.

So that's kind of a bold statement.

خوب این گفته میتواند مبالغه آمیز باشد.

I'll tell you a little bit more.

من کمی بیشتر توضیح می دهم.

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

این ماده در واقع دارای ویژگیهایست که خیلی خوب اگر که واقعیت داشته باشد.

It's sustainable; it's a sustainable material

با دوام است. این یک ماده با دوام است.

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

که با آب و در دمای اطاق فرآوری می شود--

and is biodegradable with a clock,

و با برنامه ریزی تجزیه پذیر است،

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

بنابر این شما میتوانید آن را فورا" در یک لیوان آب حل کنید

or have it stable for years.

و یا آن را برای سالها نگه دارید.

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

این قابل خوردن است، قابل کاشتن در بدن انسان است

without causing any immune response.

بدون هیچ ایجاد واکنشی به ایمنی بدن.

It actually gets reintegrated in the body.

در واقع این با بدن همسان می شود

And it's technological,

این فن آوریست،

so it can do things like microelectronics,

که میتواند کارهایی مانند میکرو الکترونیک ،

and maybe photonics do.

و شاید فتونیک انجام دهد.

And the material

این ماده

looks something like this.

چیزی شبیه این است.

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

در حقیقت ماده ای که شما می بینید روشن و شفاف است.

The components of this material are just water and protein.

محتوی این ماده فقط آب و پروتئین است.

So this material is silk.

این ابریشم است.

So it's kind of different

این نوع متفاوتی است

from what we're used to thinking about silk.

از چیزی که ما معمولا" در مورد ابریشم فکر می کنیم.

So the question is, how do you reinvent something

خوب سوال این است، چگونه چیزی را

that has been around for five millennia?

که از پنج هزار سال پیش تاکنون بوده را می توان دوباره اختراع کرد؟

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

به طور کلی ،در فرآیند کشف از طبیعت الهام گرفته می شود.

And so we marvel at silk worms --

ما متحیر کرم ابریشم بودیم--

the silk worm you see here spinning its fiber.

کرم ابریشمی را که شما می بینید تار را می تند

The silk worm does a remarkable thing:

کرم ابریشم کار فوق العاده ای انجام می دهد:

it uses these two ingredients, protein and water,

اواز دو ماده آب و پروتئین ،

that are in its gland,

که در این غده هستند، استفاده می کند،

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

برای ساخت ماده ای که برای محافظت ، بطور فوق العادهای با دوام است--

so comparable to technical fibers

در مقایسه با

like Kevlar.

تار مصنوعی.

And so in the reverse engineering process

خوب در فرآیند مهندسی معکوس

that we know about,

که در مورد آن می دانیم،

and that we're familiar with,

و با آن آشنایی داریم،

for the textile industry,

برای صنایع نساجی،

the textile industry goes and unwinds the cocoon

صنایع نساجی پیله ها را باز می کند

and then weaves glamorous things.

و سپس چیزهای فریبنده ای می بافد.

We want to know how you go from water and protein

ما می خواهیم بدانیم چگونه از آب و پروتئین

to this liquid Kevlar, to this natural Kevlar.

این تار مایع بدست می آید.این تار طبیعی است.

So the insight

دیدگاه این است

is how do you actually reverse engineer this

که در واقع چگونه می توان مهندسی معکوس انجام داد

and go from cocoon to gland

و از پیله به غده رسید.

and get water and protein that is your starting material.

و آب و پروتئی بدست آورد که مواد اولیه شما هستند.

And this is an insight

این دیگاهیست که

that came, about two decades ago,

که در دو دهه پیش

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

که توسط کسی که من خیلی خوش شانس هستم که با او کار می کنم،

David Kaplan.

دیوید کاپلن مطرح شد.

And so we get this starting material.

خوب ما این مواد اولیه را می گیریم.

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

این مواد اولیه برمی گردند به ساختمان اصلی آنها.

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

سپس ما آن را برای چیزهای مختلف مورد استفاده قرار می دهیم---

like, for example, this film.

برای مثال: مانند این فیلم.

And we take advantage of something that is very simple.

ما از چیز بسیار ساده ای بهره می گیریم.

The recipe to make those films

دستور ساخت این فیلمها

is to take advantage of the fact

بهر گرفتن ازاین حقیقت

that proteins are extremely smart at what they do.

که این پروتئینها به شکل فوق العاده ای برای کاری که می کنند، باهوش هستند.

They find their way to self-assemble.

آنهاراه خود- مونتاژی را پیدا کرده اند.

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

خوب این دستور ساده ای است: راه حل ابریشم را بگیرید، این را بریزید،

and you wait for the protein to self-assemble.

و برای خود-مونتاژی پروتئین منتظر بمانید.

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

سپس پروتئین را جدا کرده و این فیلم را بدست آورید،

as the proteins find each other as the water evaporates.

به عنوان پروتئین فیلم که پیدا کننده یکدیگرند( آب تبخیر می شود).

But I mentioned that the film is also technological.

ولی من مطرح کردم که فیلم نوعی فن آوریست.

And so what does that mean?

معنی آن چیست؟

It means that you can interface it

این بدین معنی است شما می توانید آن را

with some of the things that are typical of technology,

با برخی چیزهایی که نوعی تکنولوژی هستند مرتبط کنید،

like microelectronics and nanoscale technology.

مثل میکروالکتریک و تکنولوژی بی نهایت کوچک ( نانو اسکیل ).

And the image of the DVD here

تصویری ازاین دی وی دی در اینجا

is just to illustrate a point

است برای نشان دادن نکته ای

that silk follows very subtle topographies of the surface,

که ابریشم مکان یابی خیلی دقیقی را در سطح دنبال می کند ،

which means that it can replicate features on the nanoscale.

این بدین معنی است که ما قادریم این ویژگیها را در ابعاد بینهایت کوچک( نانو اسکیل) تکثیر کنیم.

So it would be able to replicate the information

خوب این اطلاعات را

that is on the DVD.

که در این دی وی دی است میتواند تکثیر کند.

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

ما می توانیم اطلاعات این فیلم که با آب و پروتئین است را ذخیره کنیم.

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

خوب ما چیزی را امتحان کردیم، یک پیام روی یک قطعه ابریشم نوشتیم،

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

که در اینجاست ، پیام اینجاست.

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

بیشتر شبیه دی وی دی، بوسیله نور می توانید آن را بخوانید

And this requires a stable hand,

این نیازمند یکپارچگی است،

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

به همین دلیل است که من تصمیم گرفتم این کار را بر روی صحنه در مقابل هزاران نفر انجام دهم.

So let me see.

خوب اجازه دهید ببینم.

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

همانطور که می بینید فیلم در حال شفاف شدن است ،

and then ...

سپس

(Applause)

( تشویق تماشاگران)

And the most remarkable feat

و جالبترین شاهکار

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

این است که در واقع دست من هنوز به اندازه کافی برای انجام این کار باز است.

So once you have these attributes

خوب وقتی شما چنین ویژگیهایی را

of this material,

در یک ماده دارید،

then you can do a lot of things.

می توانید خیلی کار ها را انجام دهید.

It's actually not limited to films.

در واقع محدود به فیلم نیست.

And so the material can assume a lot of formats.

این ماده می تواند قالبهای زیادی را بخود بگیرد.

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

بعد شما متحیر می شوید، وفتی شما ترکیبات گوناگون نوری را انجام می دهید

or you do microprism arrays,

ویا میکرو منشورهای خطی،

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

مانند نوار نورانی که روی کفش ورزشی تان دارید.

Or you can do beautiful things

و یا شما می توانید کار زیبایی انجام دهید

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

اگر دوربینتان بتواند آن را ضبط کند، می توانید آن را بسازید.

You can add a third dimensionality to the film.

می توانید بعد سوم را به فیلم اضافه کنید.

And if the angle is right,

اگر زاویه درست باشد،

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

در واقع شما می توانید یک هالوگرام را که از فیلم ابریشم نمایان می شود را ببینید.

But you can do other things.

ولی کارهای دیگری هم می توانید بکنید.

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

می توانید تصور کنید که شاید از این پس شما پروتئین خالص را بعنوان راهنمای نوری استفاده کنید،

and so we've made optical fibers.

خوب ما الیاف نوری ساختیم .

But silk is versatile and it goes beyond optics.

اما ابریشم چند منظوره است و فراتراز اپتیک است.

And you can think of different formats.

شما می توانید به قالبهای مختلف فکر کنید.

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

برای مثال، اگر شما نگران دکتر رفتن و آمپول زدن هستید،

we do microneedle arrays.

ما میکروسوزن ( سوزن خیلی ریز) داریم.

What you see there on the screen is a human hair

چیزی را که در صفخه نمایش می بینید یک تار موی انسان است

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

که برروی سوزنی که از ابریشم ساخته شده است سوار شده...

just to give you a sense of size.

فقط به شما حسی ازانداره آن می دهد.

You can do bigger things.

شما می توانید کارهای بزرگتری انجام دهید.

You can do gears and nuts and bolts --

می توانید چرخ دنده و پیج و مهره بسازید...

that you can buy at Whole Foods.

می توانید آن را از فروشگاه های عمده فروشی بخرید.

And the gears work in water as well.

همچنین چرخ دنده در آب نیز کار می کند.

So you think of alternative mechanical parts.

شما می توانید به گزینه های قطعات مکانیکی فکر کنید.

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

و اگر به چیز خیلی محکم نیازمندید، شاید بتوانید این الیاف مایع را مورد استفاده قرار دهید.

to replace peripheral veins, for example,

برای مثال برای جایگزینی رگهای جانبی،

or maybe an entire bone.

یا شاید یک قطعه استخوان کامل.

And so you have here a little example

خوب شما در اینجا مثال کوچکی

of a small skull --

از یک جمجمه کوچک دارید

what we call mini Yorick.

آنچه که ما می خوانیمش مینی یوریک است.

(Laughter)

( خنده تماشاگران)

But you can do things like cups, for example,

اما شما می توانید برای مثال چیزهایی مانند لیوان را بسازید،

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

و اگی کمی طلا به آن اظافه کنید، و اگر کمی ماده نیمه هادی به آن اظافه کنید

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

می توانید حسگری (سنسوری) ایجاد کنید که بر روی غذا ها قرار گیرد.

You can do electronic pieces

شما می توانید قطعات الکترونیکی بسازید

that fold and wrap.

که تا و بسته بندی شوند.

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

. اگر پیشتاز مد هستید ، برخی خالکوبیهای ال ئی دی ابریشمی.

So there's versatility, as you see,

همانطور که می بینید این چند منظوره است.

in the material formats,

در قالبهای ماده ی،

that you can do with silk.

که شما میتوانید با ابریشم انجام دهید.

But there are still some unique traits.

اما اینجا برخی صفات منحصر به فرد است.

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

منظورم این است که چرا شما می خواهید همه اینها را بطور واقعی انجام دهید؟

I mentioned it briefly at the beginning;

من خیلی خلاصه در اول سخنم ذکر کردم :

the protein is biodegradable and biocompatible.

که پروتئین زیست تخریب پذیر و زیست سازگار است.

And you see here a picture of a tissue section.

در اینجا شما عکس بخشی از یک بافت را می بینید

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

زیست تخریبی و زیست سازگاری ، به چه معنی است؟

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

شما می توانید آن را در بدن بکارید بدون نیاز به بازیابی چیزی که در بدن قرار دادید.

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

بدین معنی که همه تجهیزاتی که قبلا دیده اید در این فرمت،

in principle, can be implanted and disappear.

در اصل می توانند( در بدن )کاشته و ناپدید شوند.

And what you see there in that tissue section,

چیزی که شما در ابن بخش از بافت می بینید،

in fact, is you see that reflector tape.

در حقیقت شما نوار بازتابنده را می بینید.

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

بیشتر شبیه اینکه شما در شب در اتومبیل ببینید

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

پس در صورتی که بافت را نورانی کنید شما می توانید آن را ببینید،

you can see deeper parts of tissue

شما می توانید قسمت عمیقتر بافت را ببینید

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

زیرا در اینجا نوار بازتابنده ای وجود دارد که از ابریشم ساخته شده است.

And you see there, it gets reintegrated in tissue.

و در اینجا می بینید، که این با بافت همسان شده است.

And reintegration in the human body

تنها همسانی مجدد با بدن انسان

is not the only thing,

تنها نکته این ماده نیست.

but reintegration in the environment is important.

اما همسانی مجدد با محیط زیست بسیار مهم است.

So you have a clock, you have protein,

شما یک ساعت دارید، پروتئین دارید،

and now a silk cup like this

و حالا یک لیوان ابریشمی مثل این

can be thrown away without guilt --

می توانی آنرا دور بنیندازید بدون اینکه احساس گناه برای آلوده کردن محیط زیست کنید.

(Applause)

( تشویق تماشاگران)

unlike the polystyrene cups

بر خلاف لیوان پلاستیکی

that unfortunately fill our landfills everyday.

که متاسفانه محل دفع زباله های ما را پر می کنند.

It's edible,

این خوراکیست.

so you can do smart packaging around food

بنابر این می توانید بسته بندی هوشمندانه ای برای غذا داشته باشید

that you can cook with the food.

که بتوانید با غذا آن را بپزید.

It doesn't taste good,

این مزه خوبی ندارد،

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

قصد دارم که کاری برایش بکنم.

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

ولی احتمالا" چیز فابل توجهی این است که این حلقه کامل است

Silk, during its self-assembly process,

ابریشم در زمان فرآیند خود- مونتاژی

acts like a cocoon for biological matter.

مانند پیله ابریشم برای ماده بیوشیمی رفتار می کند.

And so if you change the recipe,

اگر شما دستورالعمل را تفییر دهید،

and you add things when you pour --

و چیزی اضافه کنید وقتی آن را می ریزید...

so you add things to your liquid silk solution --

چیزی را به دستوالعمل ابریشم مایع افزودید...

where these things are enzymes

که این چیزها آنزیمها

or antibodies or vaccines,

یا پادتن ، یا واکسن،

the self-assembly process

در فرآیند خود-مونتاژی

preserves the biological function of these dopants.

محافطت کردن از عملکرد بیلوژیکی این ضربان است.

So it makes the materials environmentally active

پس مواد سازگار با محیط زیست

and interactive.

و تعاملی( کنش و واکنشی) را می سازد.

So that screw that you thought about beforehand

آن پیچی که قبلا" درباره اش فکر کردید( صحبت شد)

can actually be used

می تواند

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

برای پیچ کردن استخوانها به یکدیگر- استخوان شکسته به یکدیگر- مورد استفاده قرارگیرد

and deliver drugs at the same,

و همزمان دارو را تزریق کند،

while your bone is healing, for example.

در حالی که استخوان شما التیام می یابد. برای مثال

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

و یا می توانید دارو را در کیفتان بگذارید نه در یخچالتان.

So we've made a silk card

ما یک کارت ابریشمی ساختیم

with penicillin in it.

با پنی سیلین در آن.

And we stored penicillin at 60 degrees C,

ما پنی سلین را در 60 درجه سانتیگراد نگهداری می کنیم،

so 140 degrees Fahrenheit,

یا 140 درجه فارنهایت،

for two months without loss of efficacy of the penicillin.

برای مدت دو ماه بدون از دست دادن اثر پنی سیلین.

And so that could be ---

خوب این می تواند باشد---

(Applause)

( تشویق تماشاگران)

that could be potentially a good alternative

که که به طور بالقوه جایگزین خوبی

to solar powered refrigerated camels. (Laughter)

برای انرژی خورشیدی یخچال بر روی شترها است.

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

البته اگر نتوانید از آن استفاده کنید بی فایده است.

And so there is this other unique material trait

ویژگی منحصر بفرد دیگری در این ماده است

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

که این مواد دارای خاصیت برنامه دهی برای تجزیه شدن هستند.

And so what you see there is the difference.

خوب چیزی که شما اینجا می بینید تفاوت دارد.

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

در بالا، شما یک فیلم دارید که برنامه ریزی شده که تجزیه ( حل) نشود،

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

و در پائین، فیلمی که برنامه ریزی شده که در آب تجزیه (حل) شود، است

And what you see is that the film on the bottom

چیزی که می بینید در پائین

releases what is inside it.

محتوی فیلم است که ،جدا شده .

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

این به ما اجازه بازیابی آنجه که ما قبلا" ذخیره کرده بودیم را می دهد.

And so this allows for a controlled delivery of drugs

این اجازه کنترل انتقال داروها را می دهد

and for reintegration in the environment

برای بازگشت دوباره به محیط

in all of these formats that you've seen.

در همه قالبهایی که شما دیده اید.

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

موضوع بحثی که ما داریم در واقع یک تار( ابریشم) است.

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

ما هیجان زده با این ایده هستیم که هر چه که بخواهید انجام دهید،

whether you want to replace a vein or a bone,

آیا می خواهید رگ و یایک استخوان را جایگزین کنید،

or maybe be more sustainable in microelectronics,

یا شاید در ماکرو الکتریک مقاومتری داشته باشد،

perhaps drink a coffee in a cup

شاید یک فنجان قهوه بنوشید

and throw it away without guilt,

یدون احساس گناه، وآن را دور بیندازید،

maybe carry your drugs in your pocket,

و شاید حمل دارویتان در کوله پشتیتان،

deliver them inside your body

تزریق آنها به بدنتان

or deliver them across the desert,

یا حمل آنها در سراسر صحرا،

the answer may be in a thread of silk.

جواب همه در این تار ابریشم است.

Thank you.

سپاسگزارم

(Applause)

(تشویق تماشاگران)