Fiorenzo Omenetto: Silk, the ancient material of the future

Vertaald door: Rik Delaet Nagekeken door: Els De Keyser

Thank you.

Dank je.

I'm thrilled to be here.

Ik ben blij hier te zijn.

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

Ik ga praten over een nieuw oud materiaal

that still continues to amaze us,

dat ons nog steeds blijft verbazen

and that might impact the way we think

en dat invloed kan hebben op ons denken

about material science, high technology --

over materiaalwetenschap, high-tech -

and maybe, along the way,

en dat misschien ook van belang is

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

voor de geneeskunde, de wereldgezondheid en als hulp bij de herbebossing.

So that's kind of a bold statement.

Dat is een vranke bewering.

I'll tell you a little bit more.

Ik vertel jullie een beetje meer.

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

Dit materiaal heeft een aantal eigenschappen die bijna te mooi zijn om waar te zijn.

It's sustainable; it's a sustainable material

Het is een duurzaam materiaal

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

dat in water en op kamertemperatuur kan worden verwerkt -

and is biodegradable with a clock,

en getimed biologisch afbreekbaar is:

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

je kan het in een glas water onmiddellijk zien oplossen,

or have it stable for years.

of het kan voor jaren stabiel blijven.

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

Het is eetbaar, het is implanteerbaar in het menselijk lichaam

without causing any immune response.

zonder enige immuunrespons.

It actually gets reintegrated in the body.

Het wordt zelfs gereïntegreerd in het lichaam.

And it's technological,

Het is technologisch,

so it can do things like microelectronics,

het kan toepassingen zoals micro-elektronica,

and maybe photonics do.

en misschien wel fotonica aan.

And the material

Het materiaal

looks something like this.

ziet er zo uit.

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

In feite is dit materiaal dat je ziet, helder en transparant.

The components of this material are just water and protein.

Het bestaat alleen uit alleen water en proteïne.

So this material is silk.

Dit materiaal is zijde.

So it's kind of different

Maar een beetje anders dan

from what we're used to thinking about silk.

de zijde die we kennen.

So the question is, how do you reinvent something

Hoe vind je iets

that has been around for five millennia?

dat al zo'n vijf millennia bestaat, opnieuw uit?

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

Het proces van ontdekking vindt vaak zijn inspiratie in de natuur.

And so we marvel at silk worms --

We verbazen ons over zijderupsen -

the silk worm you see here spinning its fiber.

de zijderups die je hier haar vezel ziet spinnen.

The silk worm does a remarkable thing:

De zijderups is een opmerkelijk ding.

it uses these two ingredients, protein and water,

Ze maakt gebruik van deze twee ingrediënten, proteïne en water,

that are in its gland,

uit haar spinklier,

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

om een uitzonderlijk sterk beschermingsmateriaal te maken -

so comparable to technical fibers

vergelijkbaar met technische vezels

like Kevlar.

zoals Kevlar.

And so in the reverse engineering process

In een reverse-engineeringproces

that we know about,

waar we

and that we're familiar with,

vertrouwd mee zijn

for the textile industry,

in de textielindustrie,

the textile industry goes and unwinds the cocoon

wikkelt textielindustrie de cocon af

and then weaves glamorous things.

en weeft daaruit glamoureuze dingen.

We want to know how you go from water and protein

We willen weten hoe je van water en proteïnen

to this liquid Kevlar, to this natural Kevlar.

aan dit vloeibaar Kevlar, dit natuurlijke Kevlar geraakt.

So the insight

Het gaat om het inzicht

is how do you actually reverse engineer this

hoe je via reverse-engineering

and go from cocoon to gland

van cocon tot klier geraakt

and get water and protein that is your starting material.

en aan het water en proteïne, dat je uitgangsmateriaal is, komt.

And this is an insight

Dit inzicht

that came, about two decades ago,

kwam ongeveer twee decennia geleden

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

van iemand die - ik ben een gelukzak - mijn medewerker is.

David Kaplan.

David Kaplan.

And so we get this starting material.

Zo krijgen we deze grondstof.

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

We zetten deze om in de elementaire bouwstenen.

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

Dan gaan we dit gebruiken om allerlei dingen te maken -

like, for example, this film.

zoals bijvoorbeeld deze film.

And we take advantage of something that is very simple.

We profiteren van iets dat zeer eenvoudig is.

The recipe to make those films

Het recept om deze films te maken

is to take advantage of the fact

doet zijn voordeel met iets

that proteins are extremely smart at what they do.

waar proteïnen buitengewoon goed in zijn.

They find their way to self-assemble.

Ze kunnen zichzelf assembleren.

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

Het recept is simpel: je neemt de zijde-oplossing, je giet ze uit,

and you wait for the protein to self-assemble.

en je wacht tot het proteïne zichzelf assembleert.

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

Dan maak je het proteïne los en je verkrijgt deze film,

as the proteins find each other as the water evaporates.

doordat de proteïnen elkaar vinden als het water verdampt.

But I mentioned that the film is also technological.

Maar ik zei dat de film ook technologisch is.

And so what does that mean?

Wat betekent dat?

It means that you can interface it

Het betekent dat je hem kunt koppelen

with some of the things that are typical of technology,

met een aantal typisch technologische zaken

like microelectronics and nanoscale technology.

zoals micro-elektronica en nano-technologie.

And the image of the DVD here

Het beeld van de DVD hier

is just to illustrate a point

demonstreert dat zijde

that silk follows very subtle topographies of the surface,

heel subtiele topografieën van het oppervlak volgt.

which means that it can replicate features on the nanoscale.

Dat betekent dat ze vormen op nanoschaal kan repliceren.

So it would be able to replicate the information

Ze zou in staat zijn om de informatie

that is on the DVD.

op de DVD te repliceren.

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

We kunnen informatie opslaan op die de film van water en proteïne.

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

We probeerden iets uit en schreven een bericht

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

op een stuk zijde. Hier is de boodschap.

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

Net als bij een DVD kan je ze optisch uitlezen.

And this requires a stable hand,

Dit vereist een stabiele hand. Daarom besloot ik

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

dat op een podium te doen, ten overstaan ​van een duizendtal mensen.

So let me see.

Laat eens zien.

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

Zoals je ziet is de film transparant

and then ...

en dan ...

(Applause)

(Applaus)

And the most remarkable feat

De meest opmerkelijke prestatie is dat ik mijn hand

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

lang genoeg kon stilhouden om dat te doen.

So once you have these attributes

Als dit materiaal eenmaal

of this material,

deze eigenschappen heeft,

then you can do a lot of things.

kun je er een heleboel dingen mee doen.

It's actually not limited to films.

Het is eigenlijk niet beperkt tot films.

And so the material can assume a lot of formats.

Het materiaal kan allerlei vormen aannemen.

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

Je gaat dan een beetje gek doen en er verschillende optische componenten mee maken,

or you do microprism arrays,

zoals deze microprisma's, die je

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

als reflecterende tape op je loopschoenen hebt.

Or you can do beautiful things

Of je kunt mooie dingen doen

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

en ze op camera vastleggen.

You can add a third dimensionality to the film.

Je kunt een derde dimensie aan de film toevoegen.

And if the angle is right,

Als je onder de juiste hoek kijkt,

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

kan je een hologram zien verschijnen in deze film van zijde.

But you can do other things.

Maar je kunt ook andere dingen doen.

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

Je kunt je voorstellen dat je misschien een een zuiver proteïne als lichtgeleider kunt gebruiken,

and so we've made optical fibers.

en op die manier hebben we optische vezels gemaakt.

But silk is versatile and it goes beyond optics.

Maar zijde is veelzijdig en gaat verder dan optica.

And you can think of different formats.

Je kunt verschillende vormen bedenken.

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

Als je bijvoorbeeld bang bent om naar de dokter te gaan voor een naaldprik,

we do microneedle arrays.

kunnen we micronaalden gebruiken.

What you see there on the screen is a human hair

Op het scherm zie je een mensenhaar

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

bovenop een naald die van zijde is gemaakt -

just to give you a sense of size.

gewoon om je een gevoel van de grootte ervan te geven.

You can do bigger things.

Maar je kunt ook grotere dingen maken.

You can do gears and nuts and bolts --

Je kunt tandwielen, bouten en moeren maken -

that you can buy at Whole Foods.

die je bij Whole Foods kunt kopen.

And the gears work in water as well.

Die tandwielen werken ook in water.

So you think of alternative mechanical parts.

Je kan aan alternatieve mechanische onderdelen denken.

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

Misschien vind je wel een toepassing voor dat vloeibare Kevlar als je iets sterks nodig hebt

to replace peripheral veins, for example,

om bijvoorbeeld perifere aderen te vervangen,

or maybe an entire bone.

of misschien zelfs een heel bot.

And so you have here a little example

Zo heb je hier een voorbeeld

of a small skull --

van een kleine schedel -

what we call mini Yorick.

laten we hem mini-Yorick noemen.

(Laughter)

(Gelach)

But you can do things like cups, for example,

Je kunt er dingen als bekertjes van maken,

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

en als je er wat goud en halfgeleiders aan toevoegt,

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

kan je er sensoren van maken die je op oppervlakken van voedingsmiddelen kan kleven.

You can do electronic pieces

Je kunt er plooibare elektronica mee maken

that fold and wrap.

en er zelfs dingen mee inpakken.

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

Of als je de mode wil volgen, maak je er zijden LEDtatoeages mee.

So there's versatility, as you see,

Veelzijdigheid troef dus

in the material formats,

in de materiaalvormen

that you can do with silk.

van zijde.

But there are still some unique traits.

Maar er zijn nog enkele unieke eigenschappen.

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

Waarom zou je het voor al deze dingen gaan gebruiken?

I mentioned it briefly at the beginning;

Ik vermeldde het al even:

the protein is biodegradable and biocompatible.

proteïne is biologisch afbreekbaar en biocompatibel.

And you see here a picture of a tissue section.

Hier zie je een foto van een weefselsectie.

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

Wat betekent het dat het biologisch afbreekbaar en biocompatibel is?

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

Je kunt het in het lichaam implanteren zonder dat je het geïmplanteerde weer moet weghalen.

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

Dit betekent dat alle apparaten en alle vormen die je eerder hebt gezien,

in principle, can be implanted and disappear.

in principe geïmplanteerd en weer geabsorbeerd kunnen worden.

And what you see there in that tissue section,

Je ziet daar in die weefselsectie

in fact, is you see that reflector tape.

in feite een reflectortape.

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

Daardoor ben je 's nachts beter zichtbaar voor auto's.

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

Op dezelfde manier kan je, als je weefsel verlicht,

you can see deeper parts of tissue

de diepere delen van het weefsel beter zien

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

door die reflecterende tape van zijde.

And you see there, it gets reintegrated in tissue.

Je ziet dat het gereïntegreerd wordt in het weefsel.

And reintegration in the human body

Reïntegratie in het menselijk lichaam

is not the only thing,

is niet het enige.

but reintegration in the environment is important.

Ook reïntegratie in het milieu is belangrijk.

So you have a clock, you have protein,

Proteïne heeft een beperkte levensduur,

and now a silk cup like this

en zo'n zijden beker

can be thrown away without guilt --

kan zonder schuldgevoel worden weggegooid.

(Applause)

(Applaus)

unlike the polystyrene cups

In tegenstelling tot de polystyreenbekers

that unfortunately fill our landfills everyday.

die onze stortplaatsen helaas opvullen.

It's edible,

Het is eetbaar,

so you can do smart packaging around food

zodat je voedsel slim kan verpakken

that you can cook with the food.

en het voedsel in de verpakking koken.

It doesn't taste good,

Het smaakt niet goed,

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

daar heb ik nog wat hulp bij nodig.

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

Maar waarschijnlijk het meest opmerkelijke is dat het volledig recycleerbaar is.

Silk, during its self-assembly process,

Zijde vormt tijdens het zelfassemblageproces

acts like a cocoon for biological matter.

een cocon voor biologisch materiaal.

And so if you change the recipe,

Als je het recept wijzigt,

and you add things when you pour --

en dingen toevoegt bij het gieten

so you add things to your liquid silk solution --

- door dingen toe te voegen aan je vloeibare zijdeoplossing -

where these things are enzymes

of deze dingen nu enzymen zijn

or antibodies or vaccines,

of antilichamen of vaccins,

the self-assembly process

het zelfassemblageproces

preserves the biological function of these dopants.

zorgt ervoor dat de biologische functie van deze bijmengingen behouden blijft.

So it makes the materials environmentally active

Dat maakt het materiaal actief

and interactive.

en interactief voor het milieu.

So that screw that you thought about beforehand

Daardoor kan die schroef waar je te voren aan dacht,

can actually be used

worden gebruikt om

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

een bot - een gebroken bot - aan elkaar te schroeven,

and deliver drugs at the same,

maar ook om aan datzelfde bot geneesmiddelen af te leveren,

while your bone is healing, for example.

terwijl het aan het genezen is bijvoorbeeld.

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

Je zou geneesmiddelen in je portemonnee kunnen bewaren in plaats van in je koelkast.

So we've made a silk card

Zo hebben we een zijden kaartje

with penicillin in it.

met penicilline in.

And we stored penicillin at 60 degrees C,

We hebben penicilline twee maanden lang opgeslagen

so 140 degrees Fahrenheit,

bij 60 graden Celsius of 140 graden Fahrenheit

for two months without loss of efficacy of the penicillin.

zonder verlies aan werkzaamheid van de penicilline.

And so that could be ---

Dat zou ---

(Applause)

(Applaus)

that could be potentially a good alternative

een goed alternatief kunnen zijn

to solar powered refrigerated camels. (Laughter)

voor met zonne-energie gekoelde kamelen.

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

Natuurlijk heeft opslag geen zin als je het niet kan gebruiken.

And so there is this other unique material trait

Een andere unieke eigenschap van dit materiaal is

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

dat deze materialen programmeerbaar afbreekbaar zijn.

And so what you see there is the difference.

Hier zie je het verschil.

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

Bovenaan heb je een film die geprogrammeerd is om niet te worden afgebroken

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

en beneden een film die is geprogrammeerd om te worden afgebroken in water.

And what you see is that the film on the bottom

Je ziet dat de film op de bodem

releases what is inside it.

vrijgeeft wat erin zit.

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

We krijgen dus wat we eerder hadden opgeslagen, terug.

And so this allows for a controlled delivery of drugs

Dit zorgt voor een gecontroleerde afgifte van medicijnen

and for reintegration in the environment

en voor reïntegratie in het milieu

in all of these formats that you've seen.

van al deze vormen die je hebt gezien.

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

De 'draad' van de ontdekking is dat we hier een echte draad hebben.

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

We zijn gepassioneerd door dit idee: wat je ook wil doen,

whether you want to replace a vein or a bone,

of je nu een ader of een bot wil vervangen,

or maybe be more sustainable in microelectronics,

of misschien meer duurzame micro-elektronica wil ontwerpen,

perhaps drink a coffee in a cup

of misschien koffie wil drinken uit een bekertje

and throw it away without guilt,

en het weggooien zonder scrupules,

maybe carry your drugs in your pocket,

of je geneesmiddelen bijhouden in je zak,

deliver them inside your body

ze afleveren in je lichaam

or deliver them across the desert,

of ze vervoeren door de woestijn,

the answer may be in a thread of silk.

het antwoord kan misschien worden gevonden in een zijdedraad.

Thank you.

Dank je.

(Applause)

(Applaus)