Fiorenzo Omenetto: Silk, the ancient material of the future

Фиоренцо Оменетто: шелк, древний материал будущего

Переводчик: Andriy Prischenko Редактор: Elena Vaneyeva

Thank you.

Спасибо.

I'm thrilled to be here.

Я очень рад быть здесь.

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

Я расскажу о материале одновременно старом и новом,

that still continues to amaze us,

который не перестаёт удивлять нас

and that might impact the way we think

и который может повлиять на наше понятие

about material science, high technology --

о науке о материалах, о высоких технологиях,

and maybe, along the way,

и, возможно, по ходу дела,

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

немного помочь медицине, глобальному здравоохранению и лесовосстановлению.

So that's kind of a bold statement.

Вот такое смелое заявление.

I'll tell you a little bit more.

Скажу вам больше.

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

Некоторые характеристики этого материала могут показаться нереально хорошими.

It's sustainable; it's a sustainable material

Он устойчив. Это устойчивый материал,

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

для его обработки нужна только вода комнатной температуры,

and is biodegradable with a clock,

легко биоразлагаемый,

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

так что он может у вас на глазах раствориться в стакане воды,

or have it stable for years.

а может годами оставаться стабильным.

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

Он съедобен и имплантируется в организм человека,

without causing any immune response.

не вызывая иммунной реакции.

It actually gets reintegrated in the body.

Фактически он реинтегрируется в организме.

And it's technological,

И он технологичен,

so it can do things like microelectronics,

поэтому он применим в микроэлектронике

and maybe photonics do.

и, возможно, волоконной оптике.

And the material

И этот материал

looks something like this.

выглядит примерно так.

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

На самом деле этот материал чист и прозрачен.

The components of this material are just water and protein.

Он состоит только из воды и белка.

So this material is silk.

Этот материал – шёлк.

So it's kind of different

Он несколько отличается

from what we're used to thinking about silk.

от того, что мы привыкли думать о шёлке.

So the question is, how do you reinvent something

Итак, вопрос в том, как заново открыть то,

that has been around for five millennia?

что уже было у нас в течение пяти тысячелетий?

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

Процесс открытия, как правило, вдохновляется природой.

And so we marvel at silk worms --

И поэтому мы восхищаемся шелкопрядами –

the silk worm you see here spinning its fiber.

здесь вы видите гусеницу, прядущую свою нить.

The silk worm does a remarkable thing:

Гусеница шелкопряда делает замечательную вещь:

it uses these two ingredients, protein and water,

при помощи двух компонентов, белка и воды,

that are in its gland,

которые находятся в её железе,

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

она создаёт исключительно жёсткий защитный материал,

so comparable to technical fibers

сравнимый с такими техническими волокнами,

like Kevlar.

как кевлар.

And so in the reverse engineering process

И так в процессе обратного инжениринга

that we know about,

того, что мы знаем,

and that we're familiar with,

что нам уже знакомо

for the textile industry,

по текстильной промышленности,

the textile industry goes and unwinds the cocoon

которая разматывает коконы

and then weaves glamorous things.

и затем ткёт гламурные вещи.

We want to know how you go from water and protein

Мы хотели понять, как из воды и белка получается

to this liquid Kevlar, to this natural Kevlar.

этот жидкий кевлар, натуральный кевлар.

So the insight

Нужно было понять,

is how do you actually reverse engineer this

как правильно провести обратный инжиниринг,

and go from cocoon to gland

перейти от кокона к железе

and get water and protein that is your starting material.

и получить воду и белок, являющийся исходным материалом.

And this is an insight

И это понимание

that came, about two decades ago,

пришло около двух десятилетий назад

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

от человека, с которым мне очень повезло работать, –

David Kaplan.

это Давид Каплан.

And so we get this starting material.

Итак, мы получаем исходный материал.

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

Это исходное вещество – это наш строительный материал,

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

и мы изготавливаем из него множество вещей,

like, for example, this film.

например, плёнку.

And we take advantage of something that is very simple.

Мы пользуемся тем преимуществом, что всё очень просто.

The recipe to make those films

В рецепте, как сделать плёнку,

is to take advantage of the fact

используется тот факт,

that proteins are extremely smart at what they do.

что белки сами по себе работают очень умно.

They find their way to self-assemble.

Они находят способ собрать самих себя.

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

Итак, рецепт прост: вы берёте раствор шёлка, наливаете его

and you wait for the protein to self-assemble.

и ждёте, пока белок соберётся сам.

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

Тогда вы отделяете белок и получаете плёнку,

as the proteins find each other as the water evaporates.

когда молекулы белка находят друг друга, а вода испаряется.

But I mentioned that the film is also technological.

Но я упомянул, что плёнка также технологична.

And so what does that mean?

И что это значит?

It means that you can interface it

Это значит, что вы можете соединить её

with some of the things that are typical of technology,

с некоторыми из типично технологичных вещей,

like microelectronics and nanoscale technology.

вроде микроэлектроники и нанотехнологий.

And the image of the DVD here

Это изображение DVD –

is just to illustrate a point

чтобы проиллюстрировать тот факт,

that silk follows very subtle topographies of the surface,

что шёлк облегает очень мелкие неровности поверхности,

which means that it can replicate features on the nanoscale.

то есть, шёлк может повторить их на нано-уровне.

So it would be able to replicate the information

Таким образом можно копировать информацию,

that is on the DVD.

записанную на DVD.

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

И мы можем хранить информацию на плёнке из воды и белка.

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

Мы решили кое-что попробовать и записать сообщение в куске шёлка,

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

который у меня в руках, и сообщение – в нём.

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

И так же, как в DVD, можно прочитать его оптически.

And this requires a stable hand,

Для этого нужно, чтобы руки не тряслись,

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

вот почему я решил сделать это на сцене на глазах тысячи людей. (Смех в зале)

So let me see.

Итак, посмотрим.

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

Как вы видите, плёнка прозрачна и пропускает свет,

and then ...

и вот...

(Applause)

(Аплодисменты)

And the most remarkable feat

Настоящий подвиг заключается в том,

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

что я смог держать руку неподвижно, чтобы всё получилось.

So once you have these attributes

Поэтому, если у вас в распоряжении есть

of this material,

свойства этого материала,

then you can do a lot of things.

вы можете сделать много чего.

It's actually not limited to films.

Всё не ограничивается только плёнками.

And so the material can assume a lot of formats.

Материал может принимать самые различные формы.

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

Можно немного посходить с ума и сделать разные оптические компоненты

or you do microprism arrays,

или матрицу из микропризм

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

вроде отражательной ленты у вас на кроссовках.

Or you can do beautiful things

Или можно делать красивые вещи,

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

если только камера сможет снять это,

You can add a third dimensionality to the film.

Вы можете добавить третье измерение в плёнке,

And if the angle is right,

и если угол правильный,

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

вы сможете увидеть, как в шёлковой плёнке появляется голограмма.

But you can do other things.

Можно делать и другие вещи.

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

Представьте себе, можно использовать чистый белок как световод,

and so we've made optical fibers.

поэтому мы сделали оптические волокна.

But silk is versatile and it goes beyond optics.

Но шёлк универсален и выходит за рамки оптики.

And you can think of different formats.

Можете представить себе разные форматы.

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

Так, например, если вы боитесь идти к врачу, который будет тыкать в вас иголками,

we do microneedle arrays.

мы делаем матрицы микроиголок.

What you see there on the screen is a human hair

Здесь на экране вы видите человеческих волос,

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

наложенный на иглу, сделанную из шёлка –

just to give you a sense of size.

просто чтобы дать вам представление о размере.

You can do bigger things.

Можно делать и большие вещи.

You can do gears and nuts and bolts --

Можно делать шестерни, гайки и болты,

that you can buy at Whole Foods.

которые продаются в Whole Foods [магазин органических продуктов]

And the gears work in water as well.

Эти шестерни работают и в воде.

So you think of alternative mechanical parts.

Задумайтесь об альтернативных механических частях.

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

Можно использовать этот жидкий кевлар для создания прочных вещей,

to replace peripheral veins, for example,

например, заменить периферические сосуды,

or maybe an entire bone.

или, может быть, целые кости.

And so you have here a little example

У нас есть здесь маленький пример –

of a small skull --

небольшой череп,

what we call mini Yorick.

мы зовём его мини-Йорик.

(Laughter)

(Смех в зале)

But you can do things like cups, for example,

Но можно делать и стаканы, например,

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

а если добавить немного золота и полупроводников,

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

можно сделать сенсоры, которые клеятся на поверхность продуктов.

You can do electronic pieces

Можно сделать электронику,

that fold and wrap.

которую можно сгибать и сворачивать.

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

Или, если появится такая мода, светодиодные шёлковые татуировки.

So there's versatility, as you see,

Как вы видите, шёлк

in the material formats,

в смысле формата материала

that you can do with silk.

даёт полную универсальность.

But there are still some unique traits.

Но есть ещё несколько уникальных черт.

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

Зачем нам на самом деле делать всё это?

I mentioned it briefly at the beginning;

Я кратко упомянул это в начале:

the protein is biodegradable and biocompatible.

белок биологически разлагаем и биосовместим.

And you see here a picture of a tissue section.

И вы видите, здесь на рисунке срез тканей.

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

Что значит "биоразлагаемый" и "биосовместимый"?

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

Вы можете имплантировать его в тело, и не нужно будет потом извлекать имплант.

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

Это означает, что все устройства, которые вы видели раньше, во всех форматах,

in principle, can be implanted and disappear.

в принципе могут быть имплантированы и растворены.

And what you see there in that tissue section,

На этом срезе тканей вы видите

in fact, is you see that reflector tape.

ту самую отражательную ленту.

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

Подобно тому, как ночью вас лучше видно из машины,

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

идея в том, что будет лучше видно, если осветить ткани,

you can see deeper parts of tissue

вы можете увидеть более глубокие слои ткани,

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

потому что в неё заложена отражательная лента из шёлка.

And you see there, it gets reintegrated in tissue.

И вы видите, что она реинтегрируется в ткань.

And reintegration in the human body

Реинтеграция в организм человека –

is not the only thing,

не единственно важная вещь.

but reintegration in the environment is important.

Важна также реинтеграция в окружающую среду.

So you have a clock, you have protein,

Итак, у вас есть часы, у вас есть белок,

and now a silk cup like this

и теперь шелковый стаканчик вроде этого

can be thrown away without guilt --

можно выбрасывать без зазрения совести.

(Applause)

(Аплодисменты)

unlike the polystyrene cups

В отличие от полистироловых стаканчиков,

that unfortunately fill our landfills everyday.

которые, к сожалению, заполняют наши свалки каждый день.

It's edible,

Он съедобен,

so you can do smart packaging around food

так что вы можете сделать умную упаковку для продуктов

that you can cook with the food.

и даже готовить пищу вместе с ним.

It doesn't taste good,

Правда, он невкусный,

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

скорее всего в этом мне понадобится помощь.

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

Но, наверное, самое замечательное в том, что он проходит полный цикл.

Silk, during its self-assembly process,

Шёлк во время процесса самосборки

acts like a cocoon for biological matter.

действует как кокон для биологической материи.

And so if you change the recipe,

И поэтому, если вы измените рецепт,

and you add things when you pour --

и вы добавите что-то в разливку,

so you add things to your liquid silk solution --

то есть вы добавляете в жидкий раствор шёлка

where these things are enzymes

такие вещи как ферменты,

or antibodies or vaccines,

антитела или вакцины,

the self-assembly process

а процесс самосборки

preserves the biological function of these dopants.

сохраняет биологические функции этих примесей.

So it makes the materials environmentally active

Так шёлк делает материалы экологически активными

and interactive.

и интерактивными.

So that screw that you thought about beforehand

Так что винт, о котором вы позаботитесь заранее,

can actually be used

на самом деле можно использовать

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

для стягивания костей – обломков при переломе –

and deliver drugs at the same,

и одновременно доставлять туда лекарство

while your bone is healing, for example.

прямо в процессе сращивания кости.

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

Или вы могли бы держать лекарства в бумажнике, а не в холодильнике.

So we've made a silk card

Мы сделали шёлковые карточки

with penicillin in it.

с пенициллином.

And we stored penicillin at 60 degrees C,

Мы хранили пенициллин в таком виде при 60°С,

so 140 degrees Fahrenheit,

или 140°F,

for two months without loss of efficacy of the penicillin.

в течение двух месяцев без потери эффективности пенициллина.

And so that could be ---

И это могло бы быть...

(Applause)

(Аплодисменты)

that could be potentially a good alternative

потенциально хорошей альтернативой

to solar powered refrigerated camels. (Laughter)

верблюдам с холодильниками на солнечной энергии.

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

Конечно, нет смысла хранить, если нельзя использовать.

And so there is this other unique material trait

Ещё одна уникальная черта этого материала –

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

его можно запрограммировать на разложение.

And so what you see there is the difference.

Итак, как вы видите, здесь есть разница.

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

Плёнка вверху была запрограммирована не разлагаться,

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

плёнка внизу была запрограммирована растворяться в воде.

And what you see is that the film on the bottom

И вы видите, что нижняя плёнка

releases what is inside it.

выпускает то, что было в ней.

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

Так можно получать обратно то, что хранилось в шёлке.

And so this allows for a controlled delivery of drugs

Это позволяет контролируемо доставлять лекарства

and for reintegration in the environment

и обеспечивать реинтеграцию в окружающую среду

in all of these formats that you've seen.

всех тех форматов, которые вы видели.

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

Итак, красной нитью наших исследований действительно является нить.

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

Мы захвачены этой идеей, что можно сделать всё что угодно,

whether you want to replace a vein or a bone,

хотите ли вы заменить сосуды или кости

or maybe be more sustainable in microelectronics,

или продвинуться дальше в микроэлектронике,

perhaps drink a coffee in a cup

пить кофе из стаканчика

and throw it away without guilt,

и выбрасывать его без зазрения совести,

maybe carry your drugs in your pocket,

держать лекарственные препараты в кармане,

deliver them inside your body

доставлять их внутрь вашего тела

or deliver them across the desert,

или доставлять их через пустыню, –

the answer may be in a thread of silk.

ответ на все эти вопросы может быть в нити шёлка.

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)