Fiorenzo Omenetto: Silk, the ancient material of the future

Translator: Zuzana Klackova Reviewer: Lenka Mihalkova

Thank you.

Ďakujem.

I'm thrilled to be here.

Som nadšený, že tu môžem byť.

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

Porozprávam Vám o staronovom materiáli,

that still continues to amaze us,

ktorý nás neustále uchvacuje,

and that might impact the way we think

a ktorý môže mať dopad aj na spôsob, akým myslíme

about material science, high technology --

o hmotnej vede, o špičkovej technológií -

and maybe, along the way,

a možno, počas tejto cesty

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

urobiť niečo pre medicínu, globálne zdravie a znovuzalesnenie.

So that's kind of a bold statement.

Toto je pomerne smelé zhrnutie.

I'll tell you a little bit more.

Poviem vám o tom niečo viac.

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

Tento materiál má niekoľko rysov, ktoré sú až príliš dokonalé.

It's sustainable; it's a sustainable material

Je to udržateľné, je to udržateľný materiál,

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

ktorý je spracovaný vo vode, pri izbovej teplote.

and is biodegradable with a clock,

Je biologicky rozložiteľný v priebehu času,

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

takže môžete vidieť, ako sa okamžite začne rozkladať v pohári vody

or have it stable for years.

alebo udržať ho stálym v priebehu rokov.

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

Je jedlý, implantovateľný do ľudského tela

without causing any immune response.

bez akýchkoľvek problémov spojených s imunitou.

It actually gets reintegrated in the body.

Vlastne sa znovu integruje do tela.

And it's technological,

A je technologický,

so it can do things like microelectronics,

takže sa z neho môžu robiť veci ako mikroelektronika,

and maybe photonics do.

a možno aj fotonika.

And the material

A tento materiál

looks something like this.

vyzedá nejako takto.

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

V skutočnosti, materiál, ktorý vidíte je jasný a transparentný.

The components of this material are just water and protein.

Zložky tohto materiálu sú voda a proteíny.

So this material is silk.

Tento materiál je hodváb.

So it's kind of different

Takže je to trošku iné,

from what we're used to thinking about silk.

než to, čo sme si pod pojmom hodváb predstavovali.

So the question is, how do you reinvent something

Otázkou zostáva - ako sa dá znovu vynájsť niečo,

that has been around for five millennia?

čo nás obklobuje viac ako päť tisícročí?

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

Tento proces znovuobjavovania je všeobecne inšpirovaný prírodou.

And so we marvel at silk worms --

Pozastavujeme sa nad hodvábnymi červami -

the silk worm you see here spinning its fiber.

červ, ktorého vidíte spriada vlákno.

The silk worm does a remarkable thing:

Hodvábny červ dokáže neuveriteľnú vec:

it uses these two ingredients, protein and water,

používa dve zložky, proteín a vodu,

that are in its gland,

ktoré sú v jeho žľazách,

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

aby vytvoril výnimočne pevný materiál na ochranu -

so comparable to technical fibers

porovnateľný s technickými vláknami

like Kevlar.

ako kevlar.

And so in the reverse engineering process

A tak v spiatočnom procese,

that we know about,

teda to, čo o tom vieme

and that we're familiar with,

a s čo poznáme,

for the textile industry,

pokiaľ ide o textilný priemysel,

the textile industry goes and unwinds the cocoon

textilný priemysel rozmotáva tento ochranný obal

and then weaves glamorous things.

a potom tka nádherné veci.

We want to know how you go from water and protein

My chceme zistiť, ako sa z vody a proteínu

to this liquid Kevlar, to this natural Kevlar.

dostaneme k tomuto tekutému kevlaru, k tomuto prírodnemu kevlaru.

So the insight

Takže preniknutie do podstaty veci

is how do you actually reverse engineer this

spočíva v tom, ako sa vlastne podarí tento spätný mechanizmus,

and go from cocoon to gland

ako sa dá ísť od zámotku k žľaze

and get water and protein that is your starting material.

ako sa dá získať voda a proteín, čo je váš základný materiál.

And this is an insight

A toto je nahliadnutie,

that came, about two decades ago,

ktoré vzniklo približne pred dvoma desaťročiami

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

vďaka osobe, s ktorou mám to šťastie spolupracovať,

David Kaplan.

David Kaplan.

And so we get this starting material.

Takže získame základný materiál.

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

A tento základný materiál je náš základný stavebný kameň.

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

A my ho využívame, aby sme s ním mohli robiť množstvo vecí -

like, for example, this film.

ako napríklad film.

And we take advantage of something that is very simple.

Využijeme niečo, čo je veľmi jednoduché.

The recipe to make those films

Návodom na vznik týchto filmov je

is to take advantage of the fact

využitie skutočnosti,

that proteins are extremely smart at what they do.

že proteíny sú extrémne šikovné v tom, čo robia.

They find their way to self-assemble.

Náchadzajú vlastný spôsob usporiadania sa.

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

Takže návod je veľmi jednoduchý: vezmete hodvábny roztok, rozlejete ho

and you wait for the protein to self-assemble.

a počkáte, kým sa proteíny samozostavia.

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

Potom oddelíte proteíny a tento film dostanete

as the proteins find each other as the water evaporates.

vďaka tomu, ako sa proteíny vzájomne nachádzajú (tým, že sa voda vyparuje.)

But I mentioned that the film is also technological.

Spomenul som, že film môže byť aj technologický.

And so what does that mean?

Čo to znamená?

It means that you can interface it

Znamená to, že ho môžete prepojiť

with some of the things that are typical of technology,

s niekoľkými ďalšími vecami, ktoré sú typické pre technológiu,

like microelectronics and nanoscale technology.

ako napr. mikroelekronika, či nanotechnológia.

And the image of the DVD here

Tento obrázok DVD

is just to illustrate a point

ilustruje to,

that silk follows very subtle topographies of the surface,

ako hodváb nasleduje veľmi jemné nerovnosti plochy,

which means that it can replicate features on the nanoscale.

čo znamená, že dokáže kopírovať rysy na nanoúrovni.

So it would be able to replicate the information

Tak že je schopný skopírovať informáciu, ktorá

that is on the DVD.

je na DVD.

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

Dokážeme uložiť informáciu, ktorou je film pozostávajúci z vody a proteínov.

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

Vyskúšali sme to a napísali sme správu na kúsok hodvábu,

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

ktorý je práve tu, a ten odkaz je tamto.

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

A podobne ako DVD, môžete ho opticky prečítať.

And this requires a stable hand,

Vyžaduje to stabilnú ruku,

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

preto som sa rozhodol prečítať to na pódiu pred tisíckou ľudí.

So let me see.

Pozrime sa na to.

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

Ako vidíte povlak je takmer transparentný,

and then ...

a potom ...

(Applause)

(Potlesk)

And the most remarkable feat

A ten najzaujimavejší výkon

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

je ten, že moja ruka to vydržala dostatočne dlho, aby to dokázala.

So once you have these attributes

Ak raz máte takéto vlastnosti

of this material,

materiálu,

then you can do a lot of things.

dokážete množstvo vecí.

It's actually not limited to films.

Nie je to limitované povlakom.

And so the material can assume a lot of formats.

Tento materiál si dokáže osvojiť veľa foriem.

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

A potom vám z toho trošku šibe, preto vytvárate množstvo optických komponentov

or you do microprism arrays,

alebo robíte mikroprismatické zoskupenia,

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

ako napr. reflexný pásik na vašich teniskách.

Or you can do beautiful things

Alebo môžete robiť nádherné veci,

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

ktoré, ak ich dokáže zachytiť fotoaparát, vy ich dokážete vyrobiť.

You can add a third dimensionality to the film.

Vláknu môžete pridať tretiu dimenziu.

And if the angle is right,

A pokiaľ je uhol pravý,

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

môžete vidieť, ako sa na hodvábnom vlákne zjaví hologram.

But you can do other things.

Môžete však robiť aj iné veci.

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

Môžete si predstaviť, že čistý proteín by možno mohol viesť svetlo,

and so we've made optical fibers.

a my sme takto vytvorili optické vlákna.

But silk is versatile and it goes beyond optics.

Ale hodváb je univerzálny a presahuje optiku.

And you can think of different formats.

A môžete premýšľať o rôznych formách.

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

Takže napríklad, keď sa bojíte ísť k doktorovi na injekciu,

we do microneedle arrays.

urobíme vám mikroinjekčné pole.

What you see there on the screen is a human hair

To, čo vidíte na obrázku je ľudský vlas

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

navrstvený na ihlu, ktorá je vyrobená z hodvábu -

just to give you a sense of size.

len aby ste získlali predstavu o veľkosti.

You can do bigger things.

Dokážete aj väčšie úlohy.

You can do gears and nuts and bolts --

Môžete vyrobiť spojky, matice a skrutky -

that you can buy at Whole Foods.

ktoré si môžete kúpiť v Whole Foods (obchod s organickými potravinami)

And the gears work in water as well.

Prevodovka funguje aj vo vode.

So you think of alternative mechanical parts.

Takže máte na mysli alternatívne mechanické súčiastky.

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

A možno môžete použiť tento tekutý kevlar, keď potrebujete niečo silné,

to replace peripheral veins, for example,

aby ste nahradili periférne žily, napríklad,

or maybe an entire bone.

alebo dokonca celú kosť.

And so you have here a little example

A tu máte malý príklad

of a small skull --

malej lebky -

what we call mini Yorick.

ktorú nazývame mini Yorick (lebka z Hamleta).

(Laughter)

(Smiech)

But you can do things like cups, for example,

Môžete robiť veci ako hrnčeky napr.,

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

a tak, keď pridáte trošku zlata, pridáte trošku polovodičov

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

môžete vyrobiť senzory, ktoré sa prilepia na povrch jedla.

You can do electronic pieces

Môžete vytvoriť elektronické kusy

that fold and wrap.

ktoré sa prehýbajú a balia.

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

Alebo, keď vás láka viac móda, tak nejaké LED tetovanie.

So there's versatility, as you see,

To je tá všestrannosť, ako vidíte,

in the material formats,

v materiálnych formách,

that you can do with silk.

ktorej je hodváb schopný.

But there are still some unique traits.

Ešte stále mám v zálohe niekoľko jedinečných charakteristík.

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

Myslím tým, prečo by ste chceli naozaj robiť všetky tieto veci?

I mentioned it briefly at the beginning;

Krátko som to spomenul na začiatku -

the protein is biodegradable and biocompatible.

proteíny sú biologicky rozložiteľné a kompatibilné.

And you see here a picture of a tissue section.

Tu môžete vidieť prierez tkaniva.

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

Čo to vlastne znamená, že je biologicky rozložiteľný a biokompatibilný?

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

Môžete ho implantovať do tela bez toho, aby ste to neskôr museli napravovať.

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

To znamená, že všetky nástroje, ktoré ste tu pred chvíľkou videli a všetky tie formáty

in principle, can be implanted and disappear.

vo svojej podstate môžu byť implantovateľné a rovnako sa môžu aj rozložiť.

And what you see there in that tissue section,

To, čo vidíte v reze tkaniny,

in fact, is you see that reflector tape.

je vlastne reflexná páska.

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

Takže, veľmi podobne, ako ked idete v noci autom a je vás vidieť,

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

tou myšlienkou je, že keď osvetlíte tkaninu,

you can see deeper parts of tissue

môžete vidieť hlbšie časti tkaniny

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

pretože tam je tá reflexná páska vyrobená z hodvábu.

And you see there, it gets reintegrated in tissue.

Ako vidíte, je reintegrovaná v tej tkanine.

And reintegration in the human body

A reintegrácia v ľudskom tele

is not the only thing,

nie je to jediné.

but reintegration in the environment is important.

Ale reintegrácia do prostredia je dôležitá.

So you have a clock, you have protein,

Takže máte hodiny, máte proteín,

and now a silk cup like this

a teraz aj takýto hodvábny hrnček

can be thrown away without guilt --

môžete vyhodiť bez akéhokoľvek pocitu viny.

(Applause)

(Potlesk)

unlike the polystyrene cups

Nie ako polystyrénové hrnčeky,

that unfortunately fill our landfills everyday.

ktoré, bohužiaľ, každodenne zapĺňajú naše skládky.

It's edible,

Je jedlý,

so you can do smart packaging around food

takže môžete vyrobiť takéto šikovné balenie jedla,

that you can cook with the food.

ktoré môžete uvariť spolu s jedlom.

It doesn't taste good,

Nechutí to dobre,

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

s týmto budem potrebovať trošku pomôcť.

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

Ale pravdepodobne najpozoruhodnejšia vec je, že sa takto uzatvára kruh.

Silk, during its self-assembly process,

Hodváb, počas samousporiadania,

acts like a cocoon for biological matter.

sa správa ako ochranný obal v biologických záležitostiach.

And so if you change the recipe,

A tak, ak môžete zmeniť návod,

and you add things when you pour --

a pridáte veci, keď to rozlievate -

so you add things to your liquid silk solution --

takže pridáte veci do tekutého roztoku -

where these things are enzymes

týmito vecami sú enzýmy

or antibodies or vaccines,

alebo protilátky, či vakcíny,

the self-assembly process

samousporiadací proces

preserves the biological function of these dopants.

chrání biologickú funkciu od týchto legovacích látok.

So it makes the materials environmentally active

Takže tieto materiály sú enviromentálne aktívne

and interactive.

a interaktívne.

So that screw that you thought about beforehand

Takže tá skrutka, na ktorú ste pred chvíľou mysleli

can actually be used

môže byť rovnako použitá

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

na to, aby dala dokopy kosť - zlomenú kosť -

and deliver drugs at the same,

a súčasne doručila lieky,

while your bone is healing, for example.

napríklad kým sa vaša kosť hojí.

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

Alebo si môžete lieky vložiť do peňaženky namiesto do chladničky.

So we've made a silk card

Vyrobili sme hodvábnu kartičku

with penicillin in it.

obsahujúcu penicilín.

And we stored penicillin at 60 degrees C,

Uložili sme penicilín na 60 stupňoch Celsia,

so 140 degrees Fahrenheit,

takže 140 stupňov Fahrenheit,

for two months without loss of efficacy of the penicillin.

na dva mesiace bez toho, aby sme stratili efektivitu penicilínu.

And so that could be ---

A to by mohlo byť -

(Applause)

(Potlesk)

that could be potentially a good alternative

to by mohla byť potenciálne dobrá alternatíva

to solar powered refrigerated camels. (Laughter)

pre solárne hnané chladiace stroje nosené ťavami.

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

A samozrejme, že je vám na nič úschova, ktorú nemôžete využiť.

And so there is this other unique material trait

A tu sa nám ukáže ďalšia jedinečná charakteristika tohto materiálu

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

a to, že tento materiál je programovateľne rozložiteľný.

And so what you see there is the difference.

A čo tu môžete vidieť, to je ten rozdiel.

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

Na počiatku máte povlak, ktorý bol naprogramovaný, aby nedegradoval,

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

a na konci máte povlak, ktorý bol naprogramovaný, aby sa rozložil vo vode.

And what you see is that the film on the bottom

A to, čo vidíte je, že na konci tento povlak

releases what is inside it.

uvoľní to, čo je v ňom.

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

Takže to dovoľuje opätovné získanie toho, čo ste v tom predtým uložili.

And so this allows for a controlled delivery of drugs

A toto nám dovoľuje kontrolované dávkovanie liekov

and for reintegration in the environment

a reintegráciu do prostredia

in all of these formats that you've seen.

všetkých tých foriem, ktoré ste mohli vidieť.

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

Takže to objavené vlákno, ktoré máme, je skutočne len vlákno.

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

My sme pohltení myšlienkou, že čokoľvek chcete urobiť,

whether you want to replace a vein or a bone,

či už chcete nahradiť žilu alebo kosť,

or maybe be more sustainable in microelectronics,

alebo možno byť viac udržateľný v mikroelektronike,

perhaps drink a coffee in a cup

či piť kávu z hrnčeka,

and throw it away without guilt,

ktorý môžete bez akýchkoľvek výčitok vyhodiť,

maybe carry your drugs in your pocket,

možno nosiť lieky vo vrecku,

deliver them inside your body

uvoľniť ich vo vnútri vášho tela

or deliver them across the desert,

alebo doručiť ich naprieč celou púšťou,

the answer may be in a thread of silk.

odpoveďou môže byť hodvábne vlákno.

Thank you.

Ďakujem.

(Applause)

(Potlesk)