How we're harnessing nature's hidden superpowers | Oded Shoseyov

Translator: Hồng Khánh Lê Reviewer: Le Phuong Tran

Two hundred years of modern science.

Hai trăm năm là tuổi của nền khoa học hiện đại.

Phải nói ra rằng

We have to admit

that our performance is not great.

thành tích của chúng ta không tốt lắm.

The machines we build continue to suffer from mechanical failures.

Máy móc của chúng ta vẫn bị hỏng hóc.

Nhà của chúng ta không trụ được qua các trận động đất lớn.

The houses we build do not survive severe earthquakes.

But we shouldn't be so critical of our scientists for a simple reason:

Nhưng chúng ta không nên trách các nhà khoa học vì đơn giản rằng:

they didn't have much time.

họ chưa có nhiều thời gian.

200 năm không phải là thời gian quá dài,

Two hundred years is not a lot of time,

while nature had three billion years

trong khi thiên nhiên đã có 3 tỷ tuổi

to perfect some of the most amazing materials,

để làm ra được một vài chất liệu tuyệt vời nhất,

that we wish we had in our possession.

mà chúng ta mơ ước sở hữu.

Remember, these materials carry a quality assurance

Hãy nhớ, những vật liệu này đã được kiểm tra chất lượng

of three billion years.

qua 3 tỷ năm.

Take, for example, sequoia trees.

Ví dụ về cây củ tùng.

They carry hundreds of tons for hundreds of years

Chúng mang nặng cả trăm tấn trong thời gian hàng trăm năm

in cold weather, in warm climates,

ở mọi thời tiết lạnh, nóng,

UV light.

dưới tia tử ngoại.

Yet, if you look at the structure by high-resolution electron microscopy,

Còn nữa, nếu nhìn cấu trúc dưới kính hiển vi điện tử có độ phân giải cao

và bạn tự hỏi, nó được làm từ thứ gì,

and you ask yourself, what is it made of,

surprisingly, it's made of sugar.

thật ngạc nhiên, nó được làm từ đường.

Well, not exactly as we drink in our tea.

Không giống loại đường ta uống trà.

It's actually a nanofiber called nanocrystalline cellulose.

Nó là một dạng sợi nano được gọi là cellulose nanocrystalline .

And this nanocrystalline cellulose is so strong, on a weight basis,

Cellulose Nanocrystalline này rất cứng, nếu lấy cùng khối lượng,

it's about 10 times stronger than steel.

nó cứng gấp 10 lần thép.

Và nó được làm từ đường.

Yet it's made of sugar.

So scientists all over the world believe that nanocellulose

Thế là các nhà khoa học trên toàn thế giới tin rằng nanocenlluose

is going to be one of the most important materials for the entire industry.

sẽ trở thành vật liệu quan trọng nhất cho toàn bộ ngành công nghiệp.

But here's the problem:

Nhưng đây là vấn đề:

say you want to buy a half a ton of nanocellulose

hãy nói bạn muốn mua nửa tấn nanocellulose

to build a boat or an airplane.

để làm thuyền hay máy bay.

Well, you can Google, you can eBay, you can even Alibaba.

Bạn có thể lên Google, eBay, thậm chí trên Alibaba.

You won't find it.

Bạn sẽ không tìm thấy.

Of course, you're going to find thousands of scientific papers --

Đương nhiên, bạn sẽ tìm thấy hàng nghìn bài báo khoa học --

great papers, where scientists are going to say this is a great material,

những tạp chí danh tiếng, các nhà khoa học nói đó là một vật liệu tuyệt vời,

there are lots of things we can do with it.

với nó, ta có thể làm được nhiều thứ.

But no commercial source.

Nhưng không có nguồn hàng.

So we at the Hebrew University, together with our partners in Sweden,

Vậy ở Đại học Hebrew, cùng với đối tác tại Thụy Điển,

decided to focus on the development of an industrial-scale process

chúng tôi đã quyết định tập trung vào sự phát triển quy trình quy mô công nghiệp

to produce this nanocellulose.

để sản xuất nanocellulose.

Và đương nhiên, chúng tôi không muốn chặt cây.

And, of course, we didn't want to cut trees.

So we were looking for another source

Thế là chúng tôi tìm kiếm một nguồn khác

of raw material,

từ vật liệu thô,

and we found one -- in fact, the sludge of the paper industry.

và chúng tôi đã tìm được một nguồn -- đó chính là bùn của công nghiệp giấy.

The reason: there is a lot of it.

Lý do: loại bùn này có rất nhiều.

Riêng châu Âu tạo ra 11 triệu tấn

Europe alone produces 11 million tons

of that material annually.

chất này mỗi năm.

It's the equivalent of a mountain three kilometers high,

Nó tương đương với một quả núi cao 3 km,

với diện tích bằng một sân bóng đá.

sitting on a soccer field.

Chúng ta tạo ra quả núi này mỗi năm.

And we produce this mountain every year.

So for everybody, it's an environmental problem,

Vậy đối với mọi người, đó là một vấn đề môi trường,

and for us, it's a gold mine.

và đối với chúng tôi, đó là mỏ vàng.

So now, we are actually producing, on an industrial scale in Israel,

Vậy bây giờ ở Israel, chúng tôi đang sản xuất trên quy mô công nghiệp

chất nanocellulose, và sắp tới đây sẽ sản xuất ở Thụy Điển.

nanocellulose, and very soon, in Sweden.

We can do a lot of things with the material.

Chúng tôi có thể làm nhiều thứ với vật liệu này.

For example,

Ví dụ,

we have shown that by adding only a small percent of nanocellulose

chúng tôi đã chỉ ra rằng bằng cách thêm một lượng nhỏ nanocellulose

into cotton fibers, the same as my shirt is made of,

vào sợi coton giống như sợi trên áo sơ mi của tôi,

it increases its strength dramatically.

nó làm tăng độ bền lên gấp bội.

So this can be used for making amazing things,

Vậy chất này có thể dùng để làm những thứ thật tuyệt vời,

like super-fabrics for industrial and medical applications.

như vải đệm trong công nghiệp và ứng dụng y khoa.

Nhưng không chỉ có thế.

But this is not the only thing.

For example, self-standing, self-supporting structures,

Ví dụ, cấu trúc kiến trúc tiền chế, khung chịu lực,

like the shelters that you can see now,

như nhà lều mà bạn thấy đây,

actually are now showcasing in the Venice Biennale for Architecture.

chúng đang được trưng bày tại khu kiến trúc của Venice Biennale.

Nature actually didn't stop its wonders

Thiên nhiên không dừng lại ở phần tuyệt vời

in the plant kingdom.

trong thế giới thực vật.

Hãy nghĩ về côn trùng.

Think about insects.

Cat fleas, for example,

Ví dụ, bọ chét mèo

có khả năng nhảy cao gấp 100 lần chiều cao cơ thể của chúng.

have the ability to jump about a hundred times their height.

That's amazing.

Thật tuyệt vời.

It's the equivalent of a person

Có nghĩa là tương đương với 1 người

standing in the middle of Liberty Island in New York,

đứng giữa đảo Liberty ở bến cảng New York,

rồi tung người,

and in a single jump,

going to the top of the Statue of Liberty.

bay qua đầu tượng Nữ Thần Tự Do.

Tôi chắc chắn mọi người đều thích làm được như vậy.

I'm sure everybody would like to do that.

So the question is:

Vậy câu hỏi được đặt ra là:

How do cat fleas do it?

Làm sao loài bọ chét đó làm được?

It turns out, they make this wonderful material,

Hóa ra cơ thể chúng tạo ra được chất liệu tuyệt vời này,

which is called resilin.

được gọi là resilin.

In simple words, resilin, which is a protein,

Nói cách đơn giản, reslin, một loại protein,

là cao su đàn hồi nhất trên Trái Đất.

is the most elastic rubber on Earth.

You can stretch it,

Bạn có thể kéo căng nó

you can squish it,

bạn có thể bóp méo nó,

and it doesn't lose almost any energy to the environment.

và hầu như nó không mất một tí năng lượng nào ra ngoài môi trường.

Khi bạn thả tay ra -- bụp một phát!

When you release it -- snap!

It brings back all the energy.

Nó trả lại tất cả năng lượng bạn vừa truyền vào.

So I'm sure everybody would like to have that material.

Vậy tôi nghĩ mỗi người sẽ thích có được chất liệu này.

Nhưng có 1 vấn đề:

But here's the problem:

to catch cat fleas is difficult.

bắt một con bọ chét mèo rất khó.

(Laughter)

(Cười)

Why? Because they are jumpy.

Tại sao? Vì nó nhảy giỏi quá.

(Laughter)

(Cười)

But now, it's actually enough to catch one.

Rồi bạn cũng bắt được một con thật.

Now we can extract its DNA

Chúng ta trích lấy ADN của nó

and read how cat fleas make the resilin,

và xem thử làm thế nào bọ chét mèo tạo ra resilin,

and clone it into a less-jumpy organism like a plant.

rồi bạn cấy ADN đó vào một tổ chức sống không quá đặc biệt như một loài cây cỏ.

So that's exactly what we did.

Đó là điều chúng tôi đã làm.

Now we have the ability to produce lots of resilin.

Bây giờ chúng tôi có khả năng tạo ra nhiều resilin.

Well, my team decided to do something really cool at the university.

Đội của tôi quyết định làm điều gì đó thật hay tại trường đại học.

They decided to combine

Chúng tôi quyết định ghép

chất liệu mạnh mẽ nhất được tạo ra từ thực vật

the strongest material produced by the plant kingdom

with the most elastic material produced by the insect kingdom --

với chất đàn hồi nhất được tạo ra từ côn trùng --

nanocellulose with resilin.

tức là nonocellulose và resinlin.

And the result is amazing.

Kết quả thật tuyệt vời.

This material, in fact, is tough, elastic and transparent.

Chất được tạo ra rất cứng, đàn hồi và trong suốt.

So there are lots of things that can be done with this material.

Thế là có nhiều thứ có thể làm với chất liệu này.

For example, next-generation sport shoes,

Ví dụ giày thể thao thế hệ tiếp theo,

so we can jump higher, run faster.

với loại giày này ta có thể nhảy cao hơn, chạy nhanh hơn.

And even touch screens for computers and smartphones,

Thậm chí để làm màn hình cảm ứng cho máy tính hay điện thoại thông minh,

that won't break.

Nó sẽ không bị vỡ.

Well, the problem is, we continue to implant

Còn vấn đề với việc cấy ghép, chúng ta cần đưa

synthetic implants in our body,

những bộ phận nhân tạo vào trong cơ thể,

which we glue and screw into our body.

phải dán keo và bắt ốc vít những bộ phận đó vào cơ thể ta.

And I'm going to say that this is not a good idea.

Tôi sẽ nói rằng đó không phải là một ý hay.

Why? Because they fail.

Tại sao? Vì không thành công được.

Chất tổng hợp sẽ không làm gì được,

This synthetic material fails,

just like this plastic fork,

giống như chiếc nĩa nhựa này,

that is not strong enough for its performance.

nó không đủ cứng để chịu được lực ép vào.

But sometimes they are too strong,

Nhưng đôi khi chúng cứng quá,

vì thế thuộc tính cơ học của chúng không phù hợp với

and therefore their mechanical properties do not really fit

their surrounding tissues.

các mô bao xung quanh.

But in fact, the reason is much more fundamental.

Nhưng thật ra, còn có lý do cơ bản hơn nữa.

The reason is that in nature,

Lý do là trong tự nhiên,

there is no one there

không ai

that actually takes my head and screws it onto my neck,

lấy đầu tôi đặt lên cổ tôi rồi bắt vít,

or takes my skin and glues it onto my body.

hoặc lấy da tôi rồi dán lên cơ thể tôi.

In nature, everything is self-assembled.

Trong tự nhiên, mọi thứ phải tự lắp ráp.

So every living cell,

Vậy mỗi tế bào sống,

whether coming from a plant, insect or human being,

ở thực vật, côn trùng hay ở người,

có một gen được mã hóa cho một khối cấu tạo sinh học nano.

has a DNA that encodes for nanobio building blocks.

Many times they are proteins.

Nhiều lúc chúng là protein.

Other times, they are enzymes that make other materials,

Lúc khác, chúng là enzyme tạo ra những chất liệu khác,

like polysaccharides, fatty acids.

như polysaccharides, axit béo.

And the common feature about all these materials

Đặc tính phổ biến của tất cả các chất này

là chúng không kết hợp với bất kỳ chất nào khác.

is that they need no one.

They recognize each other and self-assemble

Chúng tự nhận ra nhau và tự kết hợp

into structures -- scaffolds on which cells are proliferating

thành kết cấu -- tạo thành khung ở đó các tế bào sinh sôi

to give tissues.

và tạo ra mô.

Chúng phát triển thành cơ quan và kết hợp lại để tạo thành sự sống.

They develop into organs, and together bring life.

Tại Đại Học Hebrew, cách đây 10 năm, chúng tôi đã quyết định tập trung

So we at the Hebrew University, about 10 years ago, decided to focus

vào chất liệu sinh học quan trọng nhất cho người,

on probably the most important biomaterial for humans,

which is collagen.

đó là collagen.

Tại sao lại là collagen?

Why collagen?

Because collagen accounts for about 25 percent of our dry weight.

Vì collagen chiếm 25% trọng lượng khô của cơ thể chúng ta.

Trong cơ thể, chúng ta không có gì nhiều hơn collagen, ngoài nước.

We have nothing more than collagen, other than water, in our body.

So I always like to say,

Cho nên tôi hay nói,

anyone who is in the replacement parts of human beings

bất kỳ chất gì thay thế các bộ phận của cơ thể người

would like to have collagen.

đều có chứa collagen.

Admittedly, before we started our project,

Phải thừa nhận rằng trước khi chúng tôi bắt đầu dự án,

there were already more than 1,000 medical implants

đã có trên 1000 loại cấy ghép

made of collagen.

được làm từ collagen.

You know, simple things like dermal fillers to reduce wrinkles,

Bạn biết không, nó đơn giản như chất độn da để xóa nếp nhăn,

augment lips,

làm căng môi,

và nhiều thứ cấy ghép phức tạp khác như van tim.

and other, more sophisticated medical implants, like heart valves.

So where is the problem?

Vậy vấn đề ở đâu?

Vấn đề là nguồn chất liệu.

Well, the problem is the source.

The source of all that collagen

Nguồn cung cấp collagen

is actually coming from dead bodies:

đến từ cơ thể chết:

dead pigs, dead cows

heo chết, bò chết

and even human cadavers.

và xác người.

So safety is a big issue.

Vậy an toàn là vấn đề lớn.

Nhưng không phải là vấn đề duy nhất.

But it's not the only one.

Also, the quality.

Chất lượng cũng là vấn đề nan giải.

Now here, I have a personal interest.

Ở đây, tôi có một quan tâm cá nhân.

This is my father, Zvi, in our winery in Israel.

Đây là cha tôi, Zvi, đang ở cơ sở làm rượu ở Israel.

A heart valve, very similar to the one that I showed you before,

Một van tim, giống như hình tôi chỉ lúc nảy,

seven years ago, was implanted in his body.

được cấy ghép trong người ông cách đây 7 năm.

Now, the scientific literature says that these heart valves start to fail

Bây giờ, các tài liệu khoa học nói rằng những van tim này sẽ hư hỏng

sau 10 năm cấy ghép.

10 years after the operation.

No wonder:

Đúng vậy:

they are made from old, used tissues,

chúng được làm từ những mô cũ, đã sử dụng,

just like this wall made of bricks that is falling apart.

như bức tường gạch này đang rơi rụng từng mảng.

Yeah, of course, I can take those bricks and build a new wall.

Dĩ nhiên, tôi có thể lấy những viên gạch lại và xây thành bức tường mới.

But it's not going to be the same.

Nhưng nó không giống trường hợp cấy ghép.

So the US Food and Drug Administration

Vì thế Cục Quản lý Dược phẩm và Thực phẩm Hoa Kỳ

đã có thông báo vào năm 2007,

made a notice already in 2007,

asking the companies to start to look for better alternatives.

đề nghị các công ty tìm kiếm lựa chọn tốt hơn.

So that's exactly what we did.

Đó là điều chúng tôi đã làm.

We decided to clone all the five human genes responsible

Chúng tôi quyết định ghép tất cả 5 gen người có liên quan

for making type I collagen in humans

đến việc tạo loại collagen type 1 trong cơ thể người

into a transgenic tobacco plant.

vào cây thuốc lá chuyển gen.

So now, the plant has the ability to make human collagen brand new,

Thế là hôm nay loại cây đó đã có khả năng tạo dòng collagen mới cho người,

untouched.

hoàn toàn mới.

This is amazing.

Thật tuyệt vời.

Actually, it's happening now.

Mọi thứ đang xảy ra.

Today in Israel, we grow it in 25,000 square meters of greenhouses

Ngày nay ở Israel, chúng tôi trồng 25000 m2 loại cây này trong những nhà kính

trên khắp cả nước.

all over the country.

The farmers receive small plantlets of tobacco.

Những nông dân nhận cây con.

It looks exactly like regular tobacco,

Chúng giống như cây thuốc là bình thường,

except that they have five human genes.

chỉ khác là chúng có 5 gen người.

They're responsible for making type I collagen.

Chúng được dùng để chế tạo collagen type 1.

We grow them for about 50 to 70 days,

Chúng tôi trồng từ 50 đến 70 ngày,

we harvest the leaves,

thu hoạch lá,

and then the leaves are transported by cooling trucks to the factory.

rồi chuyển trên những xe tải lạnh đến nhà máy.

There, the process of extracting the collagen starts.

Ở đó, quy trình chiết xuất collagen bắt đầu.

Now, if you ever made a pesto -- essentially, the same thing.

Bây giờ, nếu bạn làm món pesto -- cơ bản cũng giống vậy thôi.

(Cười)

(Laughter)

You crush the leaves, you get the juice that contains the collagen.

Bạn nghiền lá, lấy nước cốt có chứa collagen.

We concentrate the protein,

Chúng tôi cô đặc protein,

transfer the protein to clean rooms for the final purification,

chuyển protein sang phòng làm sạch để lọc sau cùng,

and the end result is a collagen identical to what we have in our body --

và kết quả là collagen tương đồng với collagen trong cơ thể chúng ta --

untouched, brand new

dòng sản phẩm hoàn toàn mới

and from which we make different medical implants:

với chất này chúng tôi sẽ làm cấy ghép y khoa:

bone void fillers, for example,

như độn xương rỗng

cho những vết gãy nghiêm trọng, cứng khớp đốt sống.

for severe bone fractures, spinal fusion.

Và gần đây thậm chí

And more recently, even,

we've been able to launch into the market here in Europe

chúng tôi còn đưa vào thị trường châu Âu

a flowable gel that is used for diabetic foot ulcers,

một loại thuốc mỡ được dùng cho người bị loét chân do tiểu đường,

that is now approved for use in the clinic.

nó được đánh giá tốt ở mức lâm sàng.

Đây không phải là khoa học giả tưởng.

This is not science fiction.

This is happening now.

Mà là người thật, việc thật.

We are using plants to make medical implants

Chúng tôi đang dùng thực vật để tạo bộ phận cấy ghép y khoa

for replacement parts for human beings.

thay thế các phần trong cơ thể người.

In fact, more recently, we've been able to make collagen fibers

Gần đây nữa, chúng tôi có thể chế tạo sợi collagen

còn dai hơn cả gân mắt cá chân gấp 6 lần.

which are six times stronger than the Achilles tendon.

That's amazing.

Thật tuyệt vời.

Cùng với các đối tác từ Ireland,

Together with our partners from Ireland,

chúng tôi nghĩ về điều này:

we thought about the next thing:

thêm resilin vào những sợi này.

adding resilin to those fibers.

By doing that,

Bằng cách đó,

we've been able to make a superfiber

chúng tôi có thể làm ra siêu sợi

which is about 380 percent tougher,

với độ chịu lực gấp 3,8 lần,

and 300 percent more elastic.

độ dẻo gấp 3 so với ban đầu.

Thế thì, trong tương lai,

So oddly enough, in the future,

when a patient is transplanted with artificial tendons or ligaments

khi bệnh nhân được cấy ghép gân hay dây chằng nhân tạo

made from these fibers,

làm từ loại sợi này,

we'll have better performance after the surgery

thì sau khi phẫu thuật, họ cử động còn tốt hơn

than we had before the injury.

trước khi bị tổn thương.

So what's for the future?

Vậy tương lai sẽ thế nào?

In the future, we believe we'll be able to make

Trong tương lai, chúng ta tin tưởng sẽ có thể làm

many nanobio building blocks that nature provided for us --

nhiều chất liệu sinh học nano từ tự nhiên

như collagen, nanocellulose, resilin và nhiều thứ nữa.

collagen, nanocellulose, resilin and many more.

And that will enable us to make better machines perform better,

Như thế chúng ta sẽ chế tạo được những bộ phận cấy ghép hoạt động tốt hơn,

thậm chí tạo được tim.

even the heart.

Now, this heart is not going to be the same

Ngày nay, quả tim nhân tạo này không giống

tim từ người hiến tặng.

as we can get from a donor.

It will be better.

Nó sẽ tốt hơn.

It actually will perform better

Nó hoạt động tốt hơn

and will last longer.

và tuổi thọ dài hơn.

My friend Zion Suliman once told me

Một lần bạn Zion Suliman của tôi nói với tôi

a smart sentence.

một câu rất hay.

He said, "If you want a new idea,

Anh ấy nói: "Nếu bạn muốn có một ý tưởng hay,

you should open an old book."

bạn nên mở một quyển sách cũ."

And I'm going to say that the book was written.

Và tôi nghĩ sách đã được viết rồi.

It was written over three billion years

Nó được viết từ 3 tỷ năm

of evolution.

về tiến hóa.

And the text is the DNA of life.

Và văn bản của nó chính là ADN của sự sống.

Tất cả những gì chúng ta cần làm

All we have to do

is read this text,

là đọc văn bản này,

nhận lấy món quà của thiên nhiên gửi cho chúng ta

embrace nature's gift to us

and start our progress from here.

và tiến bộ từ đó.

Thank you.

Cảm ơn.

(Applause)

(Vỗ tay)