Lifesaving scientific tools made of paper | Manu Prakash

Tradutor: Maurício Kakuei Tanaka Revisor: Maricene Crus

So, I love making tools and sharing them with people.

Adoro fazer instrumentos e compartilhá-los com as pessoas.

I remember as a child,

Lembro-me de que, quando criança,

my first tool I built was actually a microscope

o primeiro instrumento que fiz foi um microscópio,

that I built by stealing lenses from my brother's eyeglasses.

que construí roubando as lentes dos óculos de meu irmão.

He wasn't that thrilled.

Ele não gostou muito.

But, you know, maybe because of that moment,

Mas, talvez por causa desse momento, 30 anos depois, ainda faço microscópios.

30 years later,

I'm still making microscopes.

And the reason I built these tools is for moments like this.

Construo estes instrumentos por causa de momentos como este.

(Vídeo) Menina: Tenho coisas pretas em meu cabelo.

(Video) Girl: I have black things in my hair --

Manu Prakash: This is a school in the Bay Area.

Manu Prakash: Esta é uma escola na Bay Area.

(Video) MP: The living world far supersedes our imagination

(Vídeo) MP: O mundo dos seres vivos supera de longe nossa imaginação

of how things actually work.

de como as coisas realmente funcionam.

(Video) Boy: Oh my God!

(Vídeo) Menino: Ah, meu Deus!

MP: Right -- oh my God!

Certo. "Ah, meu Deus!"

I hadn't realized this would be such a universal phrase.

Nunca tinha me dado conta de que esta era uma expressão tão universal.

Over the last two years,

Nos últimos dois anos, em meu laboratório, construímos 50 mil "Foldscopes"

in my lab,

we built 50,000 Foldscopes

and shipped them to 130 countries in the world,

e os enviamos a 130 países do mundo, sem custo às crianças a quem os enviamos.

at no cost to the kids we sent them to.

This year alone,

Só neste ano, com o apoio de nossa comunidade,

with the support of our community,

we are planning to ship a million microscopes

planejamos enviar um milhão de microscópios

to kids around the world.

para crianças do mundo inteiro.

What does that do?

O que isso faz?

It creates an inspiring community of people around the world,

Cria uma comunidade inspiradora de pessoas em todo o mundo,

learning and teaching each other,

que aprendem e ensinam uns aos outros,

from Kenya to Kampala to Kathmandu to Kansas.

do Quênia ao Kampala, a Catmandu ao Kansas.

And one of the phenomenal things that I love about this

Uma das coisas extraordinárias que adoro nisso é o sentimento de comunidade.

is the sense of community.

There's a kid in Nicaragua

Há uma criança na Nicarágua

teaching others how to identify mosquito species that carry dengue

que ensina outras a identificarem espécies de mosquitos que transmitem a dengue,

by looking at the larva under a microscope.

observando as larvas no microscópio.

There's a pharmacologist who came up with a new way

Há um farmacologista que descobriu uma nova forma

to detect fake drugs anywhere.

de detectar drogas falsas em qualquer lugar.

There is a girl who wondered:

Há uma menina que se perguntava: "Como funciona realmente o 'glitter'?",

"How does glitter actually work?"

and discovered the physics of crystalline formation in glitter.

e descobriu a física da formação cristalina no glitter.

There is an Argentinian doctor

Há um médico argentino

who's trying to do field cervical cancer screening with this tool.

que está tentando observar o câncer cervical com este instrumento.

And yours very truly found a species of flea

E eu mesmo descobri uma espécie de pulga

that was dug inside my heel in my foot one centimeter deep.

cravada em meu calcanhar a um centímetro de profundidade.

Now, you might think of these as anomalies.

Vocês podem pensar que isso não é normal.

But there is a method to this madness.

Mas há um método nesta loucura.

I call this "frugal science" --

Chamo de "ciência frugal",

the idea of sharing the experience of science,

a ideia de compartilhar a experiência da ciência

and not just the information.

e não apenas a informação.

To remind you:

Para vocês lembrarem,

there are a billion people on this planet

há um bilhão de pessoas neste planeta que vivem sem nenhuma infraestrutura:

who live with absolutely no infrastructure:

no roads,

sem estradas,

no electricity

sem eletricidade

and thus, no health care.

e, portanto, sem assistência médica.

Also, there a billion kids on this planet that live in poverty.

Também há um bilhão de crianças neste planeta que vivem na pobreza.

How are we supposed to inspire them

Como devemos inspirá-las para a próxima geração de criadores de soluções?

for the next generation of solution makers?

There are health care workers that we put on the line

Há profissionais de saúde que se arriscam para combater doenças infecciosas

to fight infectious diseases,

to protect us with absolutely bare-minimum tools and resources.

e nos proteger com o mínimo de instrumentos e recursos.

So as a lab at Stanford,

Em meu laboratório em Stanford,

I think of this from a context of frugal science

penso nisso num contexto de ciência frugal

and building solutions for these communities.

e criando soluções para estas comunidades.

Often we think about being able to do diagnosis under a tree, off-grid.

Pensamos muitas vezes em diagnosticar debaixo de uma árvore, desconectados.

I'll tell you two examples today of new tools.

Darei dois exemplos de novos instrumentos.

One of them starts in Uganda.

Um deles começa em Uganda.

In 2013,

Em 2013,

on a field trip to detect schistosomiasis with Foldscopes,

em uma viagem para detectar a esquistossomose com Foldscopes,

I made a minor observation.

fiz uma observação secundária.

In a clinic,

Em uma clínica,

in a far, remote area,

numa área muito afastada,

I saw a centrifuge being used as a doorstop.

vi uma centrífuga sendo usada como calço para porta.

I mean -- quite literally, the doorstop.

É verdade, para segurar a porta.

And I asked them and they said,

Perguntei a eles, que me disseram:

"Oh, we don't actually have electricity,

"Ah, não temos mesmo eletricidade, por isso esta sucata serve de calço".

so this piece of junk is good as a doorstop."

Centrifuges, for some of you who don't know,

As centrífugas, para quem não sabe,

are the pinnacle tool to be able to do sample processing.

são o instrumento mais importante para processar amostras.

You separate components of blood or body fluids

Os componentes do sangue ou dos fluidos corporais

to be able to detect and identify pathogens.

são separados para detectar e identificar agentes patológicos.

But centrifuges are bulky, expensive --

Mas centrífugas são muito grandes, caras, custam cerca de US$ 1 mil,

cost around 1,000 dollars --

and really hard to carry out in the field.

e são muito difíceis de transportar.

And of course,

E, claro, não funcionam sem energia.

they don't work without power.

Sound familiar?

Parece familiar?

So we started thinking about solving this problem,

Começamos a pensar em como resolver este problema,

and I came back --

e voltei a pensar nos brinquedos.

kept thinking about toys.

Now ...

Agora...

I have a few with me here.

Tenho alguns aqui comigo.

I first started with yo-yos ...

Comecei com ioiôs.

and I'm a terrible yo-yo thrower.

Sou um péssimo lançador de ioiôs.

Because these objects spin,

Como estes objetos giram, queremos saber:

we wondered,

could we actually use the physics of these objects

"Poderíamos usar a física destes objetos para construir centrífugas?"

to be able to build centrifuges?

This was possibly the worst throw I could make.

Este deve ter sido o pior lançamento que já fiz.

But you might start realizing,

Vocês podem começar a perceber

if you start exploring the space of toys --

se começarmos a explorar o espaço seguro dos brinquedos...

we tried these spinning tops,

Testamos estes piões,

and then in the lab,

e depois, no laboratório, nos deparamos com esta maravilha.

we stumbled upon this wonder.

It's the whirligig, or a buzzer, or a rundle.

É um giroscópio ou um objeto cilíndrico.

A couple of strings and a little disk,

Um par de barbantes e um pequeno disco e, se eu esticar, ele gira.

and if I push, it spins.

How many of you have played with this as a kid?

Quantos de vocês já brincaram com isto, quando criança?

This is called a button-on-a-string.

Este brinquedo é chamado corrupio.

OK, maybe 50 percent of you.

Talvez metade de vocês.

What you didn't realize --

O que vocês não perceberam é que este pequeno objeto

that this little object

is the oldest toy in the history of mankind ...

é o brinquedo mais antigo da história da humanidade.

5,000 years ago.

Há 5 mil anos, encontramos relíquias deste objeto escondidas em todo o planeta.

We have found relics of this object hidden around on our planet.

Now the irony is,

A ironia é que não entendemos de verdade como esta coisinha funciona.

we actually don't understand how this little thing works.

That's when I get excited.

Foi quando fiquei animado.

So we got back to work,

Então voltamos ao trabalho e anotamos algumas equações.

wrote down a couple of equations.

If you take the input torque that you put in,

Se considerarmos a força de torção de entrada aplicada,

you take the drag on this disc,

a resistência ao disco e a resistência da torção no barbante,

and the twist drag on these strings,

you should be able to mathematically solve this.

podemos resolver isto de forma matemática.

This is not the only equation in my talk.

Esta não é a única equação de minha palestra.

Ten pages of math later,

Dez páginas de matemática depois,

we could actually write down the complete analytical solution

poderíamos realmente anotar a solução analítica completa

for this dynamic system.

deste sistema dinâmico.

And out comes what we call "Paperfuge."

O resultado é o chamado "Paperfuge".

That's my postdoc Saad Bhamla,

Este é meu pós-doutorando Saad Bhamla, coinventor do Paperfuge.

who's the co-inventor of Paperfuge.

À esquerda, vemos todas as centrífugas que estamos tentando substituir.

And to the left, you see all the centrifuges

that we're trying to replace.

This little object that you see right here

Este pequeno objeto que veem aqui

is a disc, a couple of strings and a handle.

é um disco, um par de barbantes e um cabo.

And when I spin

Quando giro e estico, ele começa a girar.

and I push,

it starts to spin.

Now, when you realize,

Quando percebemos,

when you do the math,

quando fazemos os cálculos,

when we calculate the rpm for this object,

quando calculamos o rpm para este objeto,

mathematically, we should be able to go all the way to a million rpm.

matematicamente, devemos conseguir alcançar um milhão de rpms.

Now, there is a little twist in human anatomy,

A anatomia humana tem uma pequena singularidade.

because the resonant frequency of this object is about 10 hertz,

A frequência de ressonância deste objeto é de cerca de dez hertz.

and if you've ever played the piano,

Se já tocaram piano, sabem que não podem ultrapassar dois ou três hertz.

you can't go higher than two or three hertz.

The maximum speed we've been able to achieve with this object

A velocidade máxima que conseguimos alcançar com este objeto

is not 10,000 rpm,

não é de 10 mil rpm,

not 50,000 rpm --

nem de 50 mil rpm.

120,000 rpm.

É de 120 mil rpm.

That's equal to 30,000 g-forces.

Isso é igual a 30 mil forças-g.

If I was to stick you right here and have it spin,

Se eu prendesse vocês aqui e girasse isso,

you would think about the types of forces you would experience.

vocês pensariam nos tipos de forças que experimentariam.

One of the factors of a tool like this

Um dos fatores de um instrumento como este é poder fazer diagnóstico.

is to be able to do diagnosis with this.

So, I'm going to do a quick demo here, where --

Farei aqui uma rápida demonstração.

this is a moment where I'm going to make a little finger prick,

Este é o momento em que farei uma picada no dedo

and a tiny drop of blood is going to come out.

e irá sair uma gotinha de sangue.

Se não gostam de ver sangue, não precisam olhar.

If you don't like blood, you don't have to look at it.

Here is a little lancet.

Aqui está um pequeno bisturi.

These lancets are available everywhere,

Vocês encontram estes bisturis em todo lugar, bem tranquilo.

completely passive.

And if I've had breakfast today ...

Se eu tivesse tomado café da manhã hoje...

That didn't hurt at all.

Não doeu nada.

OK, I take a little capillary with a drop of blood --

Certo, pego um tubo capilar com uma gota de sangue.

now this drop of blood has answers,

Esta gota de sangue tem respostas.

that's why I'm interested in it.

É por isso que estou interessado nela.

It might actually tell me whether I have malaria right now or not.

Ela pode me dizer agora mesmo se estou com malária ou não.

I take a little capillary,

Pego um tubo capilar.

and you see it starts wicking in.

Vejam que começa a absorver o sangue.

I'm going to draw a little more blood.

Vou tirar um pouco mais de sangue.

And that's good enough for right now.

Isto é o bastante para o momento.

Now, I just seal this capillary by putting it in clay.

Selo o tubo capilar, colocando-o no barro.

And now that's sealed the sample.

Agora a amostra está selada.

We're going to take the sample,

Vamos pegar a amostra e montá-la no Paperfuge.

mount it on Paperfuge.

A little piece of tape to make a sealed cavity.

Um pedacinho de fita para fazer uma cavidade selada.

So now the sample is completely enclosed.

Agora a amostra está totalmente encaixada

And we are ready for a spin.

e estamos prontos para girar.

I'm pushing and pulling with this object.

Vou esticando e puxando com este objeto.

I'm going to load this up ...

Vou preparar isto.

And you see the object starts spinning.

Podem ver que o objeto começa a girar.

Unlike a regular centrifuge,

Ao contrário de uma centrífuga normal, esta é uma centrífuga de contrarrotação.

this is a counter-rotating centrifuge.

It goes back and forth, back and forth ...

Gira para a frente e para trás.

And now I'm charging it up,

Agora vou aumentando, e vemos que ele ganha velocidade.

and you see it builds momentum.

And now -- I don't know if you can hear this --

Não sei se conseguem ouvir.

30 seconds of this,

Com 30 segundos desse movimento,

and I should be able to separate all the blood cells with the plasma.

consigo separar todas as células sanguíneas do plasma.

And the ratio of those blood cells to plasma --

E a proporção dessas células sanguíneas em relação ao plasma...

(Applause)

(Aplausos)

Already, if you see right here,

Se olharem bem aqui,

if you focus on this,

se prestarem atenção nisto, devem conseguir ver um volume separado

you should be able to see a separated volume

of blood and plasma.

de sangue e plasma.

And the ratio of that actually tells me whether I might be anemic.

A proporção disso me diz se estou anêmico.

One of the aspects of this is, we build many types of Paperfuges.

Um dos aspectos disto é que construímos muitos tipos de Paperfuges.

This one allows us to identify malaria parasites

Este permite identificar parasitas da malária

by running them for a little longer,

girando-os por um pouco mais de tempo.

and we can identify malaria parasites that are in the blood

Podemos identificar parasitas da malária que estão no sangue

that we can separate out and detect with something like a centrifuge.

que podemos separar e detectar com algo parecido a uma centrífuga.

Another version of this allows me to separate nucleic acids

Outra versão disto permite separar ácidos nucleicos

to be able to do nucleic acid tests out in the field itself.

para poder fazer testes com eles no próprio laboratório.

Here is another version that allows me to separate bulk samples,

Aqui está uma outra versão que permite separar amostras em grande quantidade.

and then, finally,

E, finalmente, uma coisa nova em que estamos trabalhando,

something new that we've been working on

to be able to implement the entire multiplex test on an object like this.

para poder implementar todo o complexo teste num objeto como este,

So where you do the sample preparation and the chemistry in the same object.

no qual fazemos a preparação da amostra e a química no mesmo objeto.

Now ...

this is all good,

Tudo isto é bom, mas quando começamos a pensar a respeito,

but when you start thinking about this,

you have to share these tools with people.

temos que compartilhar estes instrumentos com as pessoas.

And one of the things we did is -- we just got back from Madagascar;

Então, voltamos de Madagascar;

this is what clinical trials for malaria look like --

as análises clínicas para a malária são assim.

(Risos)

(Laughter)

Podemos fazer isto enquanto tomamos café.

You can do this while having coffee.

But most importantly,

Mas, o mais importante,

this is a village six hours from any road.

esta é uma aldeia a seis horas de qualquer estrada.

We are in a room with one of the senior members of the community

Estamos em uma sala

com um dos membros mais antigos da comunidade e um profissional de saúde.

and a health care worker.

It really is this portion of the work that excites me the most --

Esta é parte do trabalho que me deixa mais animado, aquele sorriso,

that smile,

to be able to share simple but powerful tools with people around the world.

poder compartilhar instrumentos simples, mas poderosos, com pessoas no mundo todo.

Now, I forgot to tell you this,

Eu me esqueci de dizer que tudo isso tem o custo de fabricação de US$ 0,20.

that all of that cost me 20 cents to make.

OK, in the negative time I have left,

No tempo negativo que ainda tenho, vou contar a mais recente...

I'll tell you about the most recent --

(Laughter)

(Risos)

invention from our lab.

invenção de nosso laboratório.

It's called Abuzz --

Chama-se Abuzz,

the idea that all of you could help us fight mosquitoes;

a ideia de que todos vocês podem nos ajudar a combater os mosquitos,

you could all help us track our enemies.

rastrear nossos inimigos.

These are enemies because they cause malaria, Zika, chikungunya, dengue.

São inimigos porque causam a malária, a Zika, o chikungunya e a dengue.

But the challenge is that we actually don't know where our enemies are.

Mas o desafio é que não sabemos onde estão nossos inimigos.

The world map for where mosquitoes are is missing.

O mapa-múndi de localização dos mosquitos não existe.

So we started thinking about this.

Então começamos a pensar nisto.

There are 3,500 species of mosquitoes,

Há 3,5 mil espécies de mosquitos e são todos muito parecidos.

and they're all very similar.

Some of them are so identical

Alguns deles são tão idênticos

that even an entomologist cannot identify them under a microscope.

que nem mesmo um entomólogo consegue identificá-los no microscópio.

But they have an Achilles' heel.

Mas eles têm um calcanhar de Aquiles.

This is what mosquitoes flirting with each other looks like.

Um mosquito namorando outro é assim.

That's a male chasing a female.

É o macho perseguindo a fêmea.

They're actually talking to each other with their wingbeat frequencies.

Estão, na verdade, conversando pela frequência do bater de asas.

(Buzzing sound)

(Zumbido)

And thus, they have a signature.

Assim, eles têm uma assinatura.

We realized that using a regular phone,

Percebemos isso usando um celular comum, um celular com "flip", de US$ 5 a US$ 10.

a $5-10 flip phone --

how many remember what this object is?

Quantos se lembram do que é isto?

(Laughter)

(Risos)

We can record these acoustic signatures from mosquitoes.

Podemos gravar estas assinaturas acústicas de mosquitos.

I'll tell you exactly how to do this.

Vou dizer exatamente como se faz isso.

I caught some mosquitoes outside.

Peguei alguns mosquitos lá fora.

Unlike Bill [Gates], I'm not going to release them.

Ao contrário de Bill Gates, não vou liberá-los.

(Laughter)

(Risos)

But I will tell you how to record from this.

Mas vou dizer como gravá-los com isto.

All you do is tap them and they fly.

Só precisamos dar algumas pancadinhas e eles voam.

You can first test --

Podemos testar primeiro.

I can actually hear that.

Estou ouvindo-os.

And you bring your phone, which has microphones --

Pegamos nosso celular, que tem microfones.

it turns out the mics are so damn good already,

Acontece que os microfones já são ótimos, mesmo nos celulares comuns,

even on regular phones,

that you can pick up this near-field signature.

que podemos pegar esta assinatura.

And since I'm out of time,

Como já estou sem tempo,

let me just play the recording that I made a day ago.

vou passar a gravação que fiz ontem.

(Mosquitoes buzz)

(Zumbido)

This is all the charming sound that you heard before

Este é o som encantador que ouvimos antes e adoramos.

that you all love.

One of the contexts of this

Um dos contextos é:

is that being able to do this with a regular cell phone

fazer isso com um celular comum permite mapear espécies de mosquitos.

allows us to map mosquito species.

Using a flip phone,

Usando um celular com flip,

we mapped one of the largest acoustic databases

mapeamos uma das maiores bases de dados acústicas,

with 25 to 20 species of mosquitoes that carry human pathogens.

com 20 a 25 espécies de mosquitos

que transportam agentes patológicos humanos.

And from this and machine learning,

A partir da aprendizagem de máquinas,

anybody who uploads this data,

qualquer um que carregar estes dados poderá identificar e dizer a probabilidade

we can identify and tell the probability

of what species of mosquitoes you're actually working with.

das espécies de mosquitos com as quais está trabalhando.

We call this Abuzz, and if any of you want to sign up,

Chamamos de "Abuzz".

Se alguém quiser se inscrever, basta ir ao site.

just go to the website.

Let me close with something

Vou terminar com algo muito importante e pelo qual me importo bastante.

that's very important and dear to my heart.

One of the challenges of today is we have terrible problems.

Um dos desafios de hoje é que temos problemas terríveis.

We have a billion people with absolutely no health care,

Temos um bilhão de pessoas sem nenhuma assistência médica,

climate change, biodiversity loss,

mudança climática, perda de biodiversidade,

on and on and on.

e assim por diante.

And we hope that science is going to provide the answer.

Esperamos que a ciência nos forneça a resposta.

But before you leave this theatre today,

Mas, antes de saírem daqui hoje, quero que me prometam uma coisa.

I want you to promise one thing.

We're going to make science accessible --

Vamos tornar a ciência acessível

not just to the people who can afford it,

não apenas às pessoas que podem pagar por ela,

but a billion others who can't.

mas aos outros bilhões que não podem.

Let's make science and scientific literacy a human right.

Vamos fazer da ciência e da literatura científica um direito humano.

The moment that you pass the tingling feeling of making a discovery

No momento em que passamos o sentimento vibrante de uma descoberta

to another child,

a outra criança,

you're enabling them to be the next group of people

estamos permitindo a elas serem o próximo grupo de pessoas

who will actually solve these problems.

que resolverá realmente estes problemas.

Thank you.

Obrigado.

(Applause)

(Aplausos)