Fiorenzo Omenetto: Silk, the ancient material of the future

Tradutor: Ricardo Matos Revisora: Jáfia Câmara

Thank you.

Obrigado.

I'm thrilled to be here.

Estou encantado por estar aqui.

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

Vou falar-vos de um novo e antigo material

that still continues to amaze us,

que continua a surpreender-nos,

and that might impact the way we think

e pode ter um enorme impacto na forma como abordamos

about material science, high technology --

a ciência dos materiais, a alta tecnologia

and maybe, along the way,

e, talvez, ao mesmo tempo,

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

ter consequências na medicina, na saúde global e na reflorestação.

So that's kind of a bold statement.

Parece impressionante...

I'll tell you a little bit more.

Vou dizer-vos um pouco mais...

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

Este material tem características demasiado boas para parecerem verdade

It's sustainable; it's a sustainable material

É um material de produção sustentável,

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

é processado em água, a temperatura ambiente,

and is biodegradable with a clock,

é biodegradável,

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

pode dissolver-se instantaneamente num copo de água,

or have it stable for years.

ou pode manter-se estável durante anos.

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

É comestível, é implantável no corpo humano,

without causing any immune response.

sem causar reação imunitária.

It actually gets reintegrated in the body.

Este material é absorvido pelo corpo

And it's technological,

É tecnológico, pode incorporar-se em microeletrónica ou fotónica.

so it can do things like microelectronics,

and maybe photonics do.

And the material

Este material espantoso assemelha-se a algo como isto.

looks something like this.

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

Este material é claro e transparente.

The components of this material are just water and protein.

Os componentes deste material são só água e proteínas.

So this material is silk.

Este material é ... a seda.

So it's kind of different

É um pouco diferente da seda

from what we're used to thinking about silk.

que estamos habituados a ver, o que coloca a questão

So the question is, how do you reinvent something

Como reinventamos uma coisa

that has been around for five millennia?

que esteve connosco durante cinco milénios?

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 --

Maravilhamo-nos com o bicho-da-seda,

the silk worm you see here spinning its fiber.

a lagarta que aqui vemos a produzir a seda.

The silk worm does a remarkable thing:

O bicho-da-seda faz uma coisa admirável.

it uses these two ingredients, protein and water,

Utiliza dois ingredientes, proteína e água,

that are in its gland,

produzidos pela glândula,

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

para produzir um material de proteção excecionalmente robusto,

so comparable to technical fibers

comparável a fibras sintéticas como o Kevlar.

like Kevlar.

And so in the reverse engineering process

Assim, no processo inverso

that we know about,

que nós conhecemos

and that we're familiar with,

e com que estamos familiarizados

for the textile industry,

da indústria têxtil,

the textile industry goes and unwinds the cocoon

a indústria têxtil desenrola o casulo

and then weaves glamorous things.

e tece coisas lindíssimas.

We want to know how you go from water and protein

Queremos saber como, a partir de água e proteínas,

to this liquid Kevlar, to this natural Kevlar.

podemos chegar à forma líquida, e, daí, a este Kevlar natural.

So the insight

A ideia é inverter este processo

is how do you actually reverse engineer this

and go from cocoon to gland

e, partindo do casulo, chegar à glândula sericígena

and get water and protein that is your starting material.

e obter água e proteínas que são os componentes iniciais.

And this is an insight

Recebi esta inspiração há cerca de duas décadas

that came, about two decades ago,

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

de uma pessoa com quem tenho a sorte de trabalhar,

David Kaplan.

David Kaplan.

And so we get this starting material.

Assim, obtivemos esta matéria-prima

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

e decompomo-la nos seus constituintes.

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

Usamos estes constituintes para fazer uma série de coisas,

like, for example, this film.

por exemplo, esta película.

And we take advantage of something that is very simple.

Aproveitamos uma coisa muito simples.

The recipe to make those films

A receita para fazer estas películas

is to take advantage of the fact

é aproveitar o facto de as proteínas serem muito inteligentes.

that proteins are extremely smart at what they do.

They find their way to self-assemble.

Encontram formas de se juntarem.

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

Pegamos na solução de seda, espalhamo-la numa superfície,

and you wait for the protein to self-assemble.

e esperamos que as proteínas se juntem.

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

Depois, destacamos a proteína e obtemos esta película,

as the proteins find each other as the water evaporates.

quando as proteínas se juntam depois de a água se evaporar.

But I mentioned that the film is also technological.

Referi que a película também é tecnológica.

And so what does that mean?

O que é que isto significa?

It means that you can interface it

Significa que podemos combinar este material

with some of the things that are typical of technology,

com outros componentes tipicamente tecnológicos,

like microelectronics and nanoscale technology.

como a microeletrónica e a nanotecnologia.

And the image of the DVD here

Esta imagem do DVD

is just to illustrate a point

ilustra o facto

that silk follows very subtle topographies of the surface,

de a seda acompanhar detalhes muito subtis da superfície,

which means that it can replicate features on the nanoscale.

o que permite reproduzir detalhes à escala nanométrica.

So it would be able to replicate the information

É, assim, possível reproduzir a informação

that is on the DVD.

contida neste DVD.

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

Podemos armazenar informação numa película de água e proteína.

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

Escrevemos uma mensagem num pedaço de seda,

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

que está aqui, a mensagem está aqui.

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

Tal como no DVD, podemos proceder a uma leitura ótica,

And this requires a stable hand,

o que requer uma mão muito segura,

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

pelo que decidi fazê-lo num palco, em frente a mil pessoas.

(Risos)

So let me see.

Vejamos.

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

Como podem ver, a película passa por aqui

and then ...

e então...

(Applause)

(Aplausos)

And the most remarkable feat

O mais notável

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

é que a minha mão se manteve firme o tempo suficiente para o efeito.

So once you have these attributes

Assim, com as características

of this material,

deste material,

then you can do a lot of things.

podemos fazer uma série de coisas,

It's actually not limited to films.

não apenas limitadas a películas.

And so the material can assume a lot of formats.

A seda pode assumir muitas outras formas

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

incluindo componentes óticos,

or you do microprism arrays,

conjuntos de prismas microscópicos

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

como a fita refletora utilizada nas sapatilhas de corrida

Or you can do beautiful things

Ou podemos fazer coisas bonitas

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

capturáveis pelas máquinas fotográficas.

You can add a third dimensionality to the film.

Podemos adicionar à película uma terceira dimensão.

And if the angle is right,

Se o ângulo for o correto,

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

vemos aparecer um holograma nesta película de seda.

But you can do other things.

Mas podemos fazer outras coisas.

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

Podemos utilizar proteína pura para conduzir luz,

and so we've made optical fibers.

por isso criámos fibras óticas.

But silk is versatile and it goes beyond optics.

Mas a versatilidade da seda ultrapassa a ótica.

And you can think of different formats.

Podemos pensar em diferentes formatos

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

Se, por exemplo, têm medo das agulhas dos consultórios médicos,

we do microneedle arrays.

podem utilizar uma série de microagulhas.

What you see there on the screen is a human hair

Estão a ver no ecrã um cabelo humano

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

comparado com uma agulha feita de seda,

just to give you a sense of size.

para vos dar uma ideia da dimensão..

You can do bigger things.

Podemos fazer objetos maiores.

You can do gears and nuts and bolts --

como parafusos, porcas, rodas dentadas

that you can buy at Whole Foods.

que podemos comprar em "Whole Foods."

And the gears work in water as well.

Estas peças também funcionam dentro de água.

So you think of alternative mechanical parts.

Podemos pensar em partes mecânicas alternativas.

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

Podemos usar este líquido, se quisermos um material resistente

to replace peripheral veins, for example,

por exemplo, para substituir veias periféricas,

or maybe an entire bone.

ou talvez um osso completo.

And so you have here a little example

Este é um pequeno exemplo

of a small skull --

de um pequeno crânio

what we call mini Yorick.

a que chamamos mini Yorick.

(Laughter)

(Risos)

But you can do things like cups, for example,

Podemos fazer chávenas, por exemplo.

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

Se adicionarmos um pouco de ouro, ou alguns 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 componentes eletrónicos

that fold and wrap.

que se dobram e enrolam.

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

Ou, no campo da moda, tatuagens luminosas com seda.

So there's versatility, as you see,

Temos, portanto, versatilidade

in the material formats,

nos formatos de materiais

that you can do with silk.

que podemos fazer a partir da seda.

But there are still some unique traits.

Mas temos mais características únicas.

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

Porquê fazer todas estas coisas?

I mentioned it briefly at the beginning;

Mencionei a principal causa, no início.

the protein is biodegradable and biocompatible.

A proteína é biodegradável e biocompatível.

And you see here a picture of a tissue section.

Vejam esta imagem da secção de tecido humano.

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

O que significa 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 recuperação posterior,

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

o que quer dizer que todos os objetos que viram antes

in principle, can be implanted and disappear.

podem, em princípio, ser implantados e desaparecer.

And what you see there in that tissue section,

Estamos a ver, nesta secção, uma fita refletora,

in fact, is you see that reflector tape.

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

semelhante às que vemos à noite, num automóvel.

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

Se pudermos iluminar o tecido

you can see deeper parts of tissue

podemos ver melhor o seu interior

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

porque a fita refletora é feita de seda.

And you see there, it gets reintegrated in tissue.

Como podem ver, é reabsorvida pelo tecido.

And reintegration in the human body

A reintegração no corpo humano não é o único ponto

is not the only thing,

but reintegration in the environment is important.

A reintegração no ambiente também é importante

So you have a clock, you have protein,

Temos uma velocidade de decomposição das proteínas,

and now a silk cup like this

e uma chávena de seda como esta

can be thrown away without guilt --

pode ser deitada fora sem remorsos.

(Applause)

(Aplausos)

unlike the polystyrene cups

Contrariamente às chávenas de polistireno

that unfortunately fill our landfills everyday.

que, infelizmente, contaminam a natureza diariamente.

It's edible,

É comestível,

so you can do smart packaging around food

pelo que podemos utilizá-la para guardar alimentos,

that you can cook with the food.

podemos cozinhá-la.

It doesn't taste good,

Não tem um sabor agradável

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

— aqui vou precisar de ajuda —

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

mas o mais importante é o fecho do ciclo.

Silk, during its self-assembly process,

A seda, durante o seu processo de formação

acts like a cocoon for biological matter.

atua como um casulo para a matéria orgânica.

And so if you change the recipe,

Se mudarmos a receita,

and you add things when you pour --

e adicionarmos alguns ingredientes, nesta fase,

so you add things to your liquid silk solution --

— se adicionarmos uns ingredientes extras —

where these things are enzymes

enzimas, anticorpos, ou vacinas,

or antibodies or vaccines,

the self-assembly process

o processo de autoformação

preserves the biological function of these dopants.

preserva a função biológica destes medicamentos,

So it makes the materials environmentally active

tornando os materiais ambientalmente ativos

and interactive.

e interativos.

So that screw that you thought about beforehand

Assim, o parafuso que viram há pouco

can actually be used

pode ser utilizado

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

para fixar um osso — um osso partido —

and deliver drugs at the same,

e administrar medicamentos ao mesmo tempo,

while your bone is healing, for example.

enquanto o osso recupera, por exemplo.

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

Ou podemos guardar remédios na carteira, e não no frigorífico.

So we've made a silk card

Fizemos um cartão de seda que contém penicilina

with penicillin in it.

And we stored penicillin at 60 degrees C,

e armazenámos penicilina a 60ºC,

so 140 degrees Fahrenheit,

for two months without loss of efficacy of the penicillin.

durante dois meses, sem perda da eficácia do princípio ativo.

And so that could be ---

(Aplausos)

(Applause)

that could be potentially a good alternative

Estes métodos podem ser boas alternativas

to solar powered refrigerated camels. (Laughter)

a camelos refrigerados por energia solar.

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

Claro que não há nenhuma vantagem em guardá-los, se não forem usados.

And so there is this other unique material trait

Temos outra característica única neste material.

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

Podemos programar a sua biodegradação

And so what you see there is the difference.

Vejam aqui a diferença.

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

Em cima, temos uma película que foi programada para não se degradar

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

e, em baixo, uma película programada para se degradar em água.

And what you see is that the film on the bottom

Vemos que a película que está em baixo

releases what is inside it.

liberta o que está lá dentro,

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

permitindo a recuperação do que foi armazenado

And so this allows for a controlled delivery of drugs

o que permite uma libertação controlada do produto químico

and for reintegration in the environment

para reintegração no ambiente

in all of these formats that you've seen.

em todos os formatos que apresentei.

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

Este fio condutor de descoberta é, de facto, um fio condutor

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

Estamos convencidos de que, façamos o que quer que seja,

whether you want to replace a vein or a bone,

seja substituir uma veia ou um osso,

or maybe be more sustainable in microelectronics,

equipamento de microeletrónica mais sustentável,

perhaps drink a coffee in a cup

seja beber um café numa chávena

and throw it away without guilt,

e deitá-la fora sem remorsos,,

maybe carry your drugs in your pocket,

seja transportar os medicamentos no bolso,

deliver them inside your body

administrá-los dentro do nosso corpo,

or deliver them across the desert,

ou transportá-los pelo deserto,

the answer may be in a thread of silk.

a resposta pode estar num fio de seda.

Thank you.

Obrigado.

(Applause)

(Aplausos)