How we're harnessing nature's hidden superpowers | Oded Shoseyov

Vertaald door: Rik Delaet Nagekeken door: Axel Saffran

Two hundred years of modern science.

Tweehonderd jaar moderne wetenschap.

We have to admit

We moeten toegeven

that our performance is not great.

dat onze prestaties niet schitterend zijn.

The machines we build continue to suffer from mechanical failures.

Onze machines hebben nog steeds last van mechanische storingen.

The houses we build do not survive severe earthquakes.

Onze huizen overleven geen zware aardbevingen.

But we shouldn't be so critical of our scientists for a simple reason:

Maar we moeten niet te kritisch zijn voor onze wetenschappers.

they didn't have much time.

Ze hadden immers niet veel tijd.

Two hundred years is not a lot of time,

Tweehonderd jaar is niet veel tijd

while nature had three billion years

als je bedenkt dat de natuur drie miljard jaar had

to perfect some of the most amazing materials,

om de meest verbazingwekkende materialen te perfectioneren

that we wish we had in our possession.

die we zouden willen hebben.

Remember, these materials carry a quality assurance

Vergeet niet dat deze materialen een kwaliteitsborging

of three billion years.

van drie miljard jaar hebben.

Take, for example, sequoia trees.

Neem bijvoorbeeld sequoias.

They carry hundreds of tons for hundreds of years

Ze dragen honderden jaren lang honderden tonnen materiaal

in cold weather, in warm climates,

bij koud weer, in warme klimaten,

UV light.

onder uv-licht.

Yet, if you look at the structure by high-resolution electron microscopy,

Maar kijk je naar de structuur met hoge-resolutie-elektronenmicroscopie

and you ask yourself, what is it made of,

dan zie je dat het gemaakt is van...

surprisingly, it's made of sugar.

van suiker.

Well, not exactly as we drink in our tea.

Nou ja, niet precies die die we drinken in onze thee.

It's actually a nanofiber called nanocrystalline cellulose.

Het is eigenlijk een nanovezel, nanokristallijne cellulose genaamd.

And this nanocrystalline cellulose is so strong, on a weight basis,

Deze nanokristallijne cellulose is ongelofelijk sterk.

Naar gewicht ongeveer 10 keer sterker dan staal.

it's about 10 times stronger than steel.

Yet it's made of sugar.

Maar hij is gemaakt van suiker.

So scientists all over the world believe that nanocellulose

Wetenschappers over de hele wereld geloven dat nanocellulose

is going to be one of the most important materials for the entire industry.

een van de belangrijkste materialen voor de gehele industrie zal worden.

But here's the problem:

Maar hier is het probleem:

say you want to buy a half a ton of nanocellulose

je wil een halve ton nanocellulose kopen

to build a boat or an airplane.

om een boot of een vliegtuig te bouwen.

Well, you can Google, you can eBay, you can even Alibaba.

Kijk maar op Google, eBay of zelfs Alibaba.

You won't find it.

Je gaat het niet vinden.

Of course, you're going to find thousands of scientific papers --

Je gaat duizenden wetenschappelijke artikelen vinden --

great papers, where scientists are going to say this is a great material,

geweldige papers waarin staat dat dit een fantastisch materiaal is,

there are lots of things we can do with it.

waarmee je veel dingen kan doen.

But no commercial source.

Maar geen commerciële bron.

So we at the Hebrew University, together with our partners in Sweden,

Aan de Hebreeuwse Universiteit besloten we samen met onze partners in Zweden

decided to focus on the development of an industrial-scale process

te zoeken naar een methode om op industriële schaal

to produce this nanocellulose.

deze nanocellulose te produceren.

And, of course, we didn't want to cut trees.

Natuurlijk wilden we geen bomen kappen.

So we were looking for another source

We zochten naar een andere bron

of raw material,

van grondstoffen

and we found one -- in fact, the sludge of the paper industry.

en vonden die in het slib van de papierindustrie.

The reason: there is a lot of it.

De reden: er is een heleboel van.

Europe alone produces 11 million tons

Europa alleen al produceert

11 miljoen ton van dat materiaal per jaar.

of that material annually.

It's the equivalent of a mountain three kilometers high,

Dat is een berg van drie kilometer hoog

sitting on a soccer field.

op een voetbalveld.

And we produce this mountain every year.

We produceren die berg elk jaar.

So for everybody, it's an environmental problem,

Voor iedereen is het een milieuprobleem,

and for us, it's a gold mine.

voor ons is het een goudmijn.

So now, we are actually producing, on an industrial scale in Israel,

We maken nu in Israël nanocellulose op industriële schaal,

nanocellulose, and very soon, in Sweden.

en zeer binnenkort ook in Zweden.

We can do a lot of things with the material.

We kunnen veel dingen doen met dat materiaal.

For example,

Bijvoorbeeld hebben we laten zien

we have shown that by adding only a small percent of nanocellulose

dat door toevoeging van slechts een klein percentage nanocellulose

into cotton fibers, the same as my shirt is made of,

aan katoenvezels, hetzelfde als waarvan mijn hemd is gemaakt,

it increases its strength dramatically.

de sterkte aanzienlijk verhoogt.

So this can be used for making amazing things,

Dit kan worden gebruikt voor het maken van verbazingwekkende dingen,

like super-fabrics for industrial and medical applications.

zoals super-stoffen voor industriële en medische toepassingen.

But this is not the only thing.

Maar dit is niet het enige.

For example, self-standing, self-supporting structures,

Zo worden nu bijvoorbeeld op zichzelf staande, zelfdragende constructies,

like the shelters that you can see now,

zoals de schuilplaatsen die je hier ziet,

actually are now showcasing in the Venice Biennale for Architecture.

getoond op de Biënnale voor Architectuur in Venetië.

Nature actually didn't stop its wonders

De natuur beperkt zijn wonderen niet tot het plantenrijk.

in the plant kingdom.

Think about insects.

Denk aan insecten.

Cat fleas, for example,

Kattenvlooien kunnen bijvoorbeeld

have the ability to jump about a hundred times their height.

over ongeveer honderd keer hun hoogte springen.

That's amazing.

Ongelofelijk.

It's the equivalent of a person

Het is alsof een persoon

standing in the middle of Liberty Island in New York,

op Liberty Island in New York,

and in a single jump,

in één enkele sprong,

going to the top of the Statue of Liberty.

naar de top van het Vrijheidsbeeld zou springen.

I'm sure everybody would like to do that.

Ik weet zeker dat iedereen dat zou willen kunnen.

So the question is:

Maar de vraag is:

How do cat fleas do it?

hoe doen kattenvlooien dat?

It turns out, they make this wonderful material,

Ze maken een prachtig materiaal,

which is called resilin.

resiline.

In simple words, resilin, which is a protein,

Resiline is een proteïne

is the most elastic rubber on Earth.

en het meest extreme elastiek op aarde.

You can stretch it,

Je kunt het uitrekken

you can squish it,

of samendrukken,

and it doesn't lose almost any energy to the environment.

en het verliest bijna geen energie aan de omgeving.

When you release it -- snap!

Wanneer je het loslaat

-- snap! --

It brings back all the energy.

geeft het alle energie terug.

Dus ik weet zeker dat iedereen dat materiaal zou willen hebben.

So I'm sure everybody would like to have that material.

But here's the problem:

Maar hier is het probleem:

to catch cat fleas is difficult.

kattenvlooien zijn moeilijk te vangen.

(Laughter)

(Gelach)

Why? Because they are jumpy.

Waarom? Omdat ze springerig zijn.

(Laughter)

(Gelach)

But now, it's actually enough to catch one.

Maar je hoeft er eigenlijk maar één ​​te vangen.

Now we can extract its DNA

We kunnen haar DNA extraheren,

and read how cat fleas make the resilin,

aflezen hoe kattenvlooien resiline maken

and clone it into a less-jumpy organism like a plant.

en het in een minder springerig organisme zoals een plant klonen.

So that's exactly what we did.

Dat is precies wat we deden.

Now we have the ability to produce lots of resilin.

Nu kunnen we veel resiline produceren.

Well, my team decided to do something really cool at the university.

Mijn team besloot om aan de universiteit iets echt cools te doen.

They decided to combine

Ze besloten om een combinatie te maken

the strongest material produced by the plant kingdom

van het sterkste materiaal uit het plantenrijk

with the most elastic material produced by the insect kingdom --

met het meest elastische materiaal uit het insectenrijk --

nanocellulose with resilin.

nanocellulose met resiline.

And the result is amazing.

Het resultaat is verbluffend.

This material, in fact, is tough, elastic and transparent.

Dit materiaal is taai, elastisch en transparant.

So there are lots of things that can be done with this material.

Je kan enorm veel doen met dit materiaal.

Bijvoorbeeld de volgende generatie sportschoenen,

For example, next-generation sport shoes,

so we can jump higher, run faster.

zodat we hoger kunnen springen, sneller lopen.

And even touch screens for computers and smartphones,

Zelfs aanraakschermen voor computers en smartphones,

that won't break.

die niet meer breken.

Well, the problem is, we continue to implant

Het probleem is dat we synthetische implantaten

synthetic implants in our body,

in ons lichaam blijven implanteren.

which we glue and screw into our body.

We lijmen en schroeven ze in ons lichaam.

And I'm going to say that this is not a good idea.

Ik zeg dat dat geen goed idee is.

Why? Because they fail.

Waarom? Omdat ze falen.

This synthetic material fails,

Deze kunststof faalt,

just like this plastic fork,

net als deze plastic vork,

that is not strong enough for its performance.

die niet sterk genoeg is voor zijn prestaties.

But sometimes they are too strong,

Maar soms zijn ze te sterk

and therefore their mechanical properties do not really fit

en passen hun mechanische eigenschappen niet echt

their surrounding tissues.

bij de weefsels eromheen.

But in fact, the reason is much more fundamental.

Maar in feite is de reden veel fundamenteler.

The reason is that in nature,

De reden is dat er in de natuur niemand is

there is no one there

die mijn hoofd op mijn nek schroeft

that actually takes my head and screws it onto my neck,

or takes my skin and glues it onto my body.

of mijn huid op mijn lichaam lijmt.

In nature, everything is self-assembled.

In de natuur is alles zelf-geassembleerd.

So every living cell,

Dus elke levende cel,

whether coming from a plant, insect or human being,

of ze nu komt van een plant, een insect of een mens,

has a DNA that encodes for nanobio building blocks.

heeft DNA dat codeert voor nanobio-bouwstenen.

Many times they are proteins.

Vaak zijn dat eiwitten.

Other times, they are enzymes that make other materials,

Of enzymen die andere materialen maken,

like polysaccharides, fatty acids.

polysacchariden, vetzuren.

And the common feature about all these materials

De gemeenschappelijke eigenschap van al deze stoffen

is dat ze niemand nodig hebben.

is that they need no one.

They recognize each other and self-assemble

Ze herkennen elkaar en assembleren zichzelf tot structuren

into structures -- scaffolds on which cells are proliferating

-- steigers waarop cellen uitgroeien tot weefsels.

to give tissues.

Ze ontwikkelen tot organen en brengen samen leven voort.

They develop into organs, and together bring life.

So we at the Hebrew University, about 10 years ago, decided to focus

Aan de Hebreeuwse Universiteit besloten we ons 10 jaar geleden te richten

on probably the most important biomaterial for humans,

op waarschijnlijk het belangrijkste biomateriaal voor de mens,

which is collagen.

collageen.

Why collagen?

Waarom collageen?

Because collagen accounts for about 25 percent of our dry weight.

Omdat collageen goed is voor ongeveer 25% van onze drooggewicht.

We have nothing more than collagen, other than water, in our body.

Behalve water bestaan we praktisch alleen maar uit collageen.

So I always like to say,

Dus vind ik het altijd leuk om te zeggen

anyone who is in the replacement parts of human beings

dat iedereen die werkt in de vervangstukkenhandel van de mens,

would like to have collagen.

collageen wil hebben.

Admittedly, before we started our project,

Toegegeven, voordat we met ons project begonnen,

there were already more than 1,000 medical implants

waren er al meer dan 1.000 medische implantaten

made of collagen.

van collageen.

You know, simple things like dermal fillers to reduce wrinkles,

Je weet wel, simpele dingen zoals vullers om rimpels te verminderen,

augment lips,

lippen te vergroten

and other, more sophisticated medical implants, like heart valves.

en andere, meer geavanceerde medische implantaten, zoals hartkleppen.

So where is the problem?

Waar is dan het probleem?

Well, the problem is the source.

Het probleem is de bron.

The source of all that collagen

Want al dat collageen

is actually coming from dead bodies:

is eigenlijk afkomstig van dode lichamen:

dead pigs, dead cows

dode varkens, dode koeien

and even human cadavers.

en zelfs menselijke lijken.

So safety is a big issue.

Dus is veiligheid een groot probleem.

But it's not the only one.

Maar niet het enige.

Also, the quality.

Ook de kwaliteit.

Now here, I have a personal interest.

Nu heb ik hier een persoonlijk belang.

This is my father, Zvi, in our winery in Israel.

Dit is mijn vader, Zvi, in onze wijnmakerij in Israël.

A heart valve, very similar to the one that I showed you before,

Een hartklep, vergelijkbaar met degene die ik jullie eerder toonde,

seven years ago, was implanted in his body.

werd zeven jaar geleden bij hem geïmplanteerd.

Now, the scientific literature says that these heart valves start to fail

De wetenschappelijke literatuur zegt dat deze hartkleppen

10 jaar na de operatie beginnen te haperen.

10 years after the operation.

No wonder:

Geen wonder:

they are made from old, used tissues,

ze zijn gemaakt van oude, versleten weefsels,

just like this wall made of bricks that is falling apart.

net als deze muur gemaakt van afbrokkelende bakstenen.

Yeah, of course, I can take those bricks and build a new wall.

Natuurlijk kan ik met die stenen een nieuwe muur bouwen.

But it's not going to be the same.

Maar dat is niet hetzelfde.

So the US Food and Drug Administration

De Amerikaanse Food and Drug Administration

made a notice already in 2007,

vroeg daarom al in 2007 aan bedrijven

asking the companies to start to look for better alternatives.

om op zoek te gaan naar betere alternatieven.

So that's exactly what we did.

Dat is precies wat we deden.

We decided to clone all the five human genes responsible

We besloten om de vijf menselijke genen

for making type I collagen in humans

voor het maken van type I collageen bij mensen

into a transgenic tobacco plant.

in een transgene tabaksplant te kloneren.

So now, the plant has the ability to make human collagen brand new,

Die plant kan nu gloednieuw, onaangeroerd menselijk collageen maken.

untouched.

This is amazing.

Dit is geweldig.

Actually, it's happening now.

Het gebeurt nu al.

Today in Israel, we grow it in 25,000 square meters of greenhouses

Vandaag in Israël telen we ze in 25.000 vierkante meter kassen

all over the country.

over het hele land.

The farmers receive small plantlets of tobacco.

De boeren krijgen kleine tabaksplantjes.

It looks exactly like regular tobacco,

Het ziet er precies uit als gewone tabak,

except that they have five human genes.

maar met vijf menselijke genen.

They're responsible for making type I collagen.

Ze maken type I collageen.

We grow them for about 50 to 70 days,

Wij kweken ze gedurende ongeveer 50 tot 70 dagen,

we harvest the leaves,

we oogsten de bladeren,

and then the leaves are transported by cooling trucks to the factory.

en brengen dan de bladeren in koelwagens naar de fabriek.

There, the process of extracting the collagen starts.

Daar begint het proces van het extraheren van het collageen .

Now, if you ever made a pesto -- essentially, the same thing.

Als je ooit een pesto hebt gemaakt -- in wezen hetzelfde.

(Laughter)

(Gelach)

You crush the leaves, you get the juice that contains the collagen.

Je plet de bladeren en krijgt het sap met het collageen.

We concentrate the protein,

We concentreren het eiwit en

transfer the protein to clean rooms for the final purification,

brengen het naar cleanrooms voor de uiteindelijke zuivering.

and the end result is a collagen identical to what we have in our body --

Het eindresultaat is een collageen identiek aan dat in ons lichaam

untouched, brand new

-- ongerept, gloednieuw.

and from which we make different medical implants:

Daarvan maken we verschillende medische implantaten:

bone void fillers, for example,

botvulmiddelen bijvoorbeeld

for severe bone fractures, spinal fusion.

voor ernstige botbreuken, spinale fusie.

And more recently, even,

Meer recent, zelfs,

we've been able to launch into the market here in Europe

hebben we hier in Europa een vloeibare gel kunnen lanceren

a flowable gel that is used for diabetic foot ulcers,

die voor diabetische voetzweren wordt gebruikt.

that is now approved for use in the clinic.

Hij is nu goedgekeurd voor gebruik in de kliniek.

This is not science fiction.

Dit is geen science fiction.

This is happening now.

Dit gebeurt nu.

We are using plants to make medical implants

Wij maken gebruik van planten om medische implantaten te maken:

for replacement parts for human beings.

vervangende onderdelen voor de mens.

In fact, more recently, we've been able to make collagen fibers

Sterker nog, onlangs hebben we collageenvezels kunnen maken

which are six times stronger than the Achilles tendon.

die zes keer sterker zijn dan de achillespees.

That's amazing.

Dat is geweldig.

Together with our partners from Ireland,

Samen met onze partners in Ierland,

we thought about the next thing:

dachten we na over het volgende:

adding resilin to those fibers.

resiline toevoegen aan die vezels.

By doing that,

Daardoor kunnen we een ​​supervezel maken

we've been able to make a superfiber

which is about 380 percent tougher,

die ongeveer 380% sterker

and 300 percent more elastic.

en 300% meer elastisch is.

So oddly enough, in the future,

In de toekomst zal vreemd genoeg

when a patient is transplanted with artificial tendons or ligaments

een patiënt met getransplanteerde kunstmatige pezen en ligamenten

made from these fibers,

van dit soort vezels,

we'll have better performance after the surgery

na de operatie betere prestaties kunnen leveren

than we had before the injury.

dan voor de blessure.

So what's for the future?

Wat brengt de toekomst?

In the future, we believe we'll be able to make

We denken dat we in staat zullen zijn

many nanobio building blocks that nature provided for us --

om veel nanobio-bouwstenen die de natuur ons geeft --

collagen, nanocellulose, resilin and many more.

zoals collageen, nanocellulose, resiline en nog veel meer te gaan maken.

And that will enable us to make better machines perform better,

Dat zal ons in staat stellen om machines beter te laten presteren,

even the heart.

zelfs het hart.

Now, this heart is not going to be the same

Dit hart gaat niet hetzelfde zijn

as we can get from a donor.

als dat van een donor.

It will be better.

Het zal beter zijn.

It actually will perform better

Het zal beter presteren

and will last longer.

en langer meegaan.

My friend Zion Suliman once told me

Mijn vriend Zion Suliman zei me eens iets slims.

a smart sentence.

He said, "If you want a new idea,

Hij zei: "Als je een nieuw idee wilt,

you should open an old book."

moet je een oud boek openen."

And I'm going to say that the book was written.

Ik zeg dat dat boek al werd geschreven.

It was written over three billion years

Het werd gedurende de drie miljard jaar van evolutie geschreven.

of evolution.

And the text is the DNA of life.

En de tekst is het DNA van het leven.

All we have to do

Al wat we hoeven doen,

is read this text,

is deze tekst lezen,

embrace nature's gift to us

ons geschenk van de natuur omarmen

and start our progress from here.

en van hier onze vooruitgang beginnen.

Thank you.

Dank je.

(Applause)

(Applaus)