Fiorenzo Omenetto: Silk, the ancient material of the future

Fiorenzo Omenetto: Seda, o antigo material do futuro

Tradutor: Viviane Ferraz Matos Revisor: Gustavo Monasterio

Thank you.

Obrigado.

I'm thrilled to be here.

Estou emocionado por estar aqui.

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

Vou falar sobre um novo antigo material

that still continues to amaze us,

que continua a surpreender-nos,

and that might impact the way we think

e poderá impactar a forma como pensamos

about material science, high technology --

sobre a ciência de materiais, alta tecnologia --

and maybe, along the way,

e, quem sabe, ao mesmo tempo,

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

também fazer algo pela medicina, pela saúde global e ajudar o reflorestamento.

So that's kind of a bold statement.

É uma afirmação meio ousada.

I'll tell you a little bit more.

Contarei um pouco mais.

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

Este material tem atributos que o fazem parecer muito bom para ser verdade.

It's sustainable; it's a sustainable material

É sustentável; é um material sustentável

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

totalmente processado em água e temperatura ambiente --

and is biodegradable with a clock,

e é biodegradável, de forma programável,

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

pode dissolver-se instantâneamente num copo de água

or have it stable for years.

ou manter-se estável por anos.

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

É comestível, implantável no corpo humano

without causing any immune response.

sem causar qualquer reação imunológica.

It actually gets reintegrated in the body.

Ele consegue integrar-se ao corpo.

And it's technological,

E é tecnológico,

so it can do things like microelectronics,

assim podemos fazer coisas como microeletrônicos,

and maybe photonics do.

e, quem sabe, fotônicos também.

And the material

O material

looks something like this.

assemelha-se a isto.

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

De fato, este material é claro e transparente.

The components of this material are just water and protein.

Os componentes deste material são apenas água e proteína.

So this material is silk.

Este material é seda.

So it's kind of different

É algo meio diferente

from what we're used to thinking about silk.

de como estamos acostumados a pensar sobre a seda.

So the question is, how do you reinvent something

Então a pergunta é: como se reinventa algo

that has been around for five millennia?

que já está por aí há cinco milênios?

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

O processo de descoberta, geralmente, é inspirado pela natureza.

And so we marvel at silk worms --

Por isso nos maravilhamos com os bichos-da-seda --

the silk worm you see here spinning its fiber.

a lagarta que aqui vemos tecendo sua fibra.

The silk worm does a remarkable thing:

O bicho-da-seda faz algo extraordinário:

it uses these two ingredients, protein and water,

ele usa estes dois ingredientes, água e proteína,

that are in its gland,

que estão em suas glândulas,

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

para fazer um material excepcionalmente resistente para proteção --

so comparable to technical fibers

algo comparável às fibras tecnológicas

like Kevlar.

como o Kevlar.

And so in the reverse engineering process

Então, no processo de engenharia 'reversa'

that we know about,

que conhecemos,

and that we're familiar with,

e com o qual estamos familiarizados,

for the textile industry,

para a indústria têxtil,

the textile industry goes and unwinds the cocoon

a indústria têxtil desfaz o casulo

and then weaves glamorous things.

e, depois, tece peças belíssimas.

We want to know how you go from water and protein

Queremos saber como se vai de água e proteína

to this liquid Kevlar, to this natural Kevlar.

a esse Kevlar líquido, a esse Kevlar natural.

So the insight

Então a questão é

is how do you actually reverse engineer this

como tecnicamente inverter esse processo

and go from cocoon to gland

e ir do casulo à glândula

and get water and protein that is your starting material.

e obter água e proteína que são sua matéria-prima.

And this is an insight

E isso foi descoberto

that came, about two decades ago,

há umas duas décadas

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

por uma pessoa com quem tenho a sorte de trabalhar,

David Kaplan.

David Kaplan.

And so we get this starting material.

Assim conseguimos este material inicial.

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

E este material inicial é a base de tudo.

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

E o usamos para fazer uma variedade de coisas --

like, for example, this film.

como por exemplo, filmes.

And we take advantage of something that is very simple.

E aproveitamos algo muito simples.

The recipe to make those films

A receita para fazer esses filmes

is to take advantage of the fact

é aproveitar o fato

that proteins are extremely smart at what they do.

de que proteínas são extremamente inteligentes no que fazem.

They find their way to self-assemble.

Elas encontram um meio de se auto-agruparem.

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

Por isso a receita é simples: despejamos a solução de seda,

and you wait for the protein to self-assemble.

e esperamos as proteínas se auto-agruparem.

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

Depois, isolamos as proteínas e conseguimos este filme,

as the proteins find each other as the water evaporates.

à medida em que as proteínas se juntam ao evaporar a água.

But I mentioned that the film is also technological.

Mas, mencionei que o filme também é tecnológico.

And so what does that mean?

Então o que isso significa?

It means that you can interface it

Significa que pode-se combiná-lo

with some of the things that are typical of technology,

com algumas dessas coisas típicas de tecnologia,

like microelectronics and nanoscale technology.

como microeletrônicos e nanotecnologia.

And the image of the DVD here

E a imagem deste DVD

is just to illustrate a point

é só para ilustrar o fato

that silk follows very subtle topographies of the surface,

de que a seda acompanha topografias muito sutis da superfície,

which means that it can replicate features on the nanoscale.

significando que ela pode reproduzir elementos em nanoescala.

So it would be able to replicate the information

Deste modo poderia reproduzir as informações

that is on the DVD.

contidas no DVD.

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

E podemos armazenar informação que é filme com água e proteína.

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

Então testamos, e escrevemos uma mensagem num pedaço de seda,

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

que está bem aqui, e a mensagem está lá.

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

E assim como no DVD, pode-se fazer uma leitura óptica.

And this requires a stable hand,

E isto requer uma mão firme,

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

e foi por isto que decidi fazê-lo no palco em frente de mil pessoas.

So let me see.

Vejamos.

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

Como se vê, o filme atravessa por aqui,

and then ...

e então ...

(Applause)

(Aplausos)

And the most remarkable feat

E o mais incrível

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

é que minha mão manteve-se firme por tempo suficiente.

So once you have these attributes

Então desde que se tenha os atributos

of this material,

desse material,

then you can do a lot of things.

pode-se fazer muitas coisas.

It's actually not limited to films.

Ele realmente não se limita a filmes.

And so the material can assume a lot of formats.

E o material pode assumir muitos formatos.

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

E podemos inovar, e assim fazermos diversos componentes ópticos

or you do microprism arrays,

ou conjuntos de microprismas,

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

como as tiras refletivas que existem nos tênis de corrida.

Or you can do beautiful things

Ou vocês podem fazer coisas lindas

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

que, se capturadas pela câmera, podemos produzir.

You can add a third dimensionality to the film.

Vocês podem adicionar tridimensionalidade ao filme.

And if the angle is right,

E se o ângulo estiver correto,

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

podemos ver um holograma aparecer neste filme de seda.

But you can do other things.

Mas vocês podem fazer outras coisas.

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

Vocês podem imaginar a utilização da proteína pura para conduzir luz,

and so we've made optical fibers.

e então criamos fibras ópticas.

But silk is versatile and it goes beyond optics.

Mas a seda é versátil e vai além da óptica.

And you can think of different formats.

E podemos pensar em diferentes formatos.

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

Por exemplo, se tiver medo de ir ao médico e tomar uma injeção,

we do microneedle arrays.

podemos fazer conjuntos de microagulhas.

What you see there on the screen is a human hair

O que vocês vêem na tela é um cabelo humano

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

comparado a uma agulha feita de seda --

just to give you a sense of size.

só para terem idéia do tamanho.

You can do bigger things.

Podemos fazer coisas maiores.

You can do gears and nuts and bolts --

Podemos fazer engrenagens, porcas e parafusos --

that you can buy at Whole Foods.

que se compra no "Whole Foods".

And the gears work in water as well.

E as engrenagens funcionam na água também.

So you think of alternative mechanical parts.

Podemos pensar em peças mecânicas alternativas.

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

E talvez possamos usar o Kevlar líquido se precisarmos de algo resistente

to replace peripheral veins, for example,

para substituir veias periféricas, por exemplo.

or maybe an entire bone.

ou talvez um osso inteiro.

And so you have here a little example

Então temos aqui um exemplo

of a small skull --

de um pequeno crânio --

what we call mini Yorick.

demos o nome de mini Yorick.

(Laughter)

(Risos)

But you can do things like cups, for example,

Mas vocês podem fazer coisas como copos, por exemplo,

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

e se adicionarmos um pouco de ouro, de semicondutores

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

podemos fazer sensores que se fixam na superfície dos alimentos.

You can do electronic pieces

Podemos fazer peças eletrônicas

that fold and wrap.

que se dobram e se enrolam.

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

Ou se gostam de moda, umas tatuagens em LED de seda.

So there's versatility, as you see,

Há versatilidade, como vocês podem ver,

in the material formats,

nos formatos dos materiais,

that you can do with silk.

que podemos fazer com a seda.

But there are still some unique traits.

Mas, ainda há algumas peculiaridades.

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

Quero dizer, por que quereríamos, de fato, fazer tudo isso?

I mentioned it briefly at the beginning;

Mencionei isso brevemente no início;

the protein is biodegradable and biocompatible.

a proteína é biodegradável e biocompatível.

And you see here a picture of a tissue section.

Vemos aqui a imagem de um pedaço de tecido.

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

Então o que isso significa, que é biodegradável e biocompatível?

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

Podemos implantá-lo no corpo sem necessidade de reparar o que foi implantado.

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

Significando que todos os produtos já vistos, em todos os formatos,

in principle, can be implanted and disappear.

a princípio, podem ser implantados e desaparecer.

And what you see there in that tissue section,

E o que vemos nesse pedaço de tecido,

in fact, is you see that reflector tape.

é, de fato, aquela fita refletora.

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

Assim, semelhante ao que vemos à noite num carro,

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

então a ideia é que podemos ver, se iluminarmos o tecido,

you can see deeper parts of tissue

podemos ver partes mais profundas de tecido

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

porque há essa fita refletiva lá que é feita de seda.

And you see there, it gets reintegrated in tissue.

E como podemos ver, ela se reintegra ao tecido.

And reintegration in the human body

E reintegração no corpo humano

is not the only thing,

não é a única coisa.

but reintegration in the environment is important.

Mas reintegração ao meio ambiente é importante.

So you have a clock, you have protein,

Então há a biodegradação, as proteínas,

and now a silk cup like this

e agora um copo feito de seda como este

can be thrown away without guilt --

pode ser descartado sem culpa.

(Applause)

(Aplausos)

unlike the polystyrene cups

Ao contrário dos copos de poliestireno

that unfortunately fill our landfills everyday.

que infelizmente lotam diariamente nossos aterros sanitários.

It's edible,

É comestível,

so you can do smart packaging around food

então podemos fazer embalagens especiais para alimentos

that you can cook with the food.

que podem ser cozidas junto com a comida.

It doesn't taste good,

O sabor não é bom,

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

então precisarei de alguma ajuda nisso.

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

Mas, provavelmente o mais incrível é que fecha-se o ciclo.

Silk, during its self-assembly process,

Seda, durante seu processo de auto-agrupamento,

acts like a cocoon for biological matter.

age como um casulo por questões biológicas.

And so if you change the recipe,

Então se mudamos a receita,

and you add things when you pour --

e adicionamos coisas nessa fase --

so you add things to your liquid silk solution --

assim acrescentamos coisas a sua solução líquida de seda

where these things are enzymes

tais como enzimas

or antibodies or vaccines,

ou anticorpos ou vacinas,

the self-assembly process

o processo de auto-agrupamento

preserves the biological function of these dopants.

preserva a função biológica desses componentes.

So it makes the materials environmentally active

Portanto faz os materiais ambientalmente ativos

and interactive.

e interativos.

So that screw that you thought about beforehand

Desse modo, aquele parafuso que se pensou antes

can actually be used

pode realmente ser usado

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

para aparafusar um osso -- fixar um osso fraturado --

and deliver drugs at the same,

e administrar medicamentos ao mesmo tempo,

while your bone is healing, for example.

enquanto o osso está se recuperando, por exemplo.

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

Ou podemos guardar os medicamentos na carteira e não na geladeira.

So we've made a silk card

Assim fizemos um cartão de seda

with penicillin in it.

embebido com penicilina.

And we stored penicillin at 60 degrees C,

E armazenamos penicilina a 60º C,

so 140 degrees Fahrenheit,

140º Fahrenheit,

for two months without loss of efficacy of the penicillin.

por dois meses sem perda de eficácia da penicilina.

And so that could be ---

Então poderia ser --

(Applause)

(Aplausos)

that could be potentially a good alternative

poderia ser potencialmente uma boa alternativa

to solar powered refrigerated camels. (Laughter)

aos camelos refrigerados a energia solar.

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

E claro, não há sentido em estocar se não puder usar.

And so there is this other unique material trait

E há outra característica única

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

desses materiais, que é ser degradável de maneira programável.

And so what you see there is the difference.

E o que vocês vêem é a diferença.

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

Acima, há um filme programado para não degradar-se,

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

e abaixo, um filme programado para degradar-se em água.

And what you see is that the film on the bottom

Observa-se que o filme abaixo

releases what is inside it.

libera o que há em seu interior.

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

Permitindo a recuperação do que estava armazenado.

And so this allows for a controlled delivery of drugs

E isso permite uma liberação controlada de medicamentos

and for reintegration in the environment

e uma reintegração ao meio ambiente

in all of these formats that you've seen.

em todos esses formatos que já vimos.

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

Portanto, a nossa descoberta é realmente um fio de esperança.

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

Estamos apaixonados pela ideia de que seja o que for que queiram fazer,

whether you want to replace a vein or a bone,

seja substituir uma veia ou um osso,

or maybe be more sustainable in microelectronics,

ou talvez ser mais sustentável em microeletrônica,

perhaps drink a coffee in a cup

talvez tomar café num copo

and throw it away without guilt,

e jogá-lo fora sem culpa,

maybe carry your drugs in your pocket,

talvez carregar seus medicamentos no bolso,

deliver them inside your body

administrá-los em de seu corpo

or deliver them across the desert,

ou transportá-lo pelo deserto,

the answer may be in a thread of silk.

a resposta pode estar num fio de seda.

Thank you.

Obrigado.

(Applause)

(Aplausos)