Фиоренцо Оменето: Коприната - древният материал на бъдещето

Фиоренцо Оменето споделя над 20 удивителни приложения за коприната, един от най-елегантните материали в природата -- за провеждане на светлина, подобряване на устойчивостта, увеличаване на здравината и осъществяване на гигантски напредък в медицината. На сцената той показва няколко интригуващи неща, направени от този универсален материал.

Благодаря ви.

Развълнуван съм да бъда тук.

Ще ви говоря за нещо, което е едновременно и старо, и ново,

което не престава да ни удивлява,

и което може да повлияе на начина ни на мислене

за науката за материалите, високите технологии --

и може би, с течение на времето,

да допринесе и в областта на медицината и глобалното здравеопазване, и да спомогне залесяването.

Това е малко смело изказване.

Ще ви разкажа малко повече.

Този материал всъщност има някои характеристики, които изглеждат твърде добри, за да са истина.

Той е устойчив; един устойчив материал,

който се обработва изцяло във вода и при стайна температура --

и е биологически разградим с часовников механизъм,

така че можете да го наблюдавате как мигновено се разтваря в чаша вода,

или пък остава стабилен години наред.

Годен е за ядене, може да се имплантира в човешкото тяло

без да причинява никакви имунни реакции.

Той всъщност се ре-интегрира в тялото.

И е технологичен,

така че от него може да се правят неща за микроелектрониката,

и може би дори за фотониката.

И този материал

изглежда ето така.

Всъщност материалът, който виждате, е чист и прозрачен.

Съставките на този материал са само вода и протеин.

Този материал е коприната.

Така че той е малко по-различен

от начина, по който сме свикнали да мислим за нея.

Така че въпросът е: как да изобретиш нещо,

което вече е с нас от пет хилядолетия?

Процесът на откритието, общо казано, е вдъхновен от природата.

Ние се дивим на копринените буби --

бубата, която виждате тук, тъче нишка.

Тя прави едно забележително нещо:

използва тези две съставки, протеин и вода,

които са в жлезата й,

за да направи един материал, който е изключително здрав, с цел защита --

сравнима с технически произведените нишки

като Кевлара.

И така, в процеса на обратно инженерство,

за който знаем,

и който познаваме

от текстилната промишленост,

в текстилната промишленост развиват какавидата

и след това тъкат прекрасни неща.

Искаме да знаем как се стига от вода и протеин

до този течен Кевлар, този природен Кевлар.

И така, прозрението

е как точно можете да възпроизведете този процес,

като тръгнете от какавида и стигнете до жлеза,

като получите вода и протеин -- вашите изходни материали.

И това е прозрение,

до което е стигнал преди около две десетилетия

един човек, с който имам голямото щастие да работя,

Дейвид Каплан.

И ето - получаваме този изходен материал.

И този изходен материал е основната градивна частица.

И след това го използваме, за да правим най-различни неща --

като например филм (покритие).

И се възползваме от нещо, което е много просто.

Рецептата за приготвяне на тези филми

е да се възползваме от факта,

че протеините са много добри в това, което правят.

Те намират начин сами да се сглобяват.

Така че рецептата е проста: вземате копринения разтвор, наливате го

и чакате протеинът да се сглоби.

След това вземате протеина и получавате този филм,

като протеините се намират едни други докато [водата се изпарява.]

Но аз споменах, че този филм е също и с технологично приложение.

Какво означава това?

Означава, че можете да го свържете

с някои неща, които са типични за технологията,

като микроелектрониката и нанотехнологията.

Изображението на това DVD тук

е само за да илюстрира факта,

че коприната следва много фино топографията на повърхностите,

което означава, че тя може да възпроизведе релеф на нано-мащаб.

Така че ще може да се възпроизведе информацията,

която е записана на това DVD.

И можем да съхраняваме информация, която е върху филм от вода и протеин.

Така че ние пробвахме нещо, и написахме послание на парче коприна,

което е точно тук, а посланието е ето там.

И също като при DVD-то, можете да го прочетете оптически.

Това изисква стабилна ръка,

и затова реших да го направя на сцена пред хиляда човека.

Така, нека да видим.

Както виждате филмът се прожектира прозрачно там,

и сега...

(Ръкопляскания)

А най-забележителният подвиг

е, че ръката ми всъщност стоя неподвижно достатъчно дълго, за да се види.

Щом веднъж имате тези атрибути

на материала,

можете да правите много неща.

Не сте ограничени до филми.

Материалът може да приеме много форми.

И тогава можете да се поразвихрите, и да направите най-различни оптически компоненти

или масиви с микро-призми,

като отражателните ленти, които имате на маратонките си.

Или можете да направите красиви неща,

които, ако можете да покажете с камерата, може да се направят.

Можете да добавите трето измерение към филма.

И под подходящия ъгъл

можете да видите холограма, която се показва в този копринен филм.

Но можете да правите и други неща.

Тогава можем да си представим, че вероятно можем да ползваме чист протеин за да направляваме светлина,

и така направихме оптични влакна.

Но коприната е с много приложения, които се простират и отвъд оптиката.

А можете и да измислите различни формати.

Например, ако се страхувате да отидете на лекар и да ви набодат с игла,

сме направили масиви от микроигли.

Това, което виждате на екрана, е човешки косъм,

наложен върху игла, направена от коприна --

за да ви даде представа за размера.

Можете да правите и по-големи неща.

Можете да произвеждате зъбни колела, гайки и болтове --

такива, които можете да закупите в хранителен супермаркет за органични храни.

А зъбчатките работят и под вода.

И тогава измисляте алтернативни механични части.

Вероятно можете да използвате този течен Кевлар ако имате нужда от нещо здраво,

което да може да замени периферни вени, например,

или може би дори цяла кост.

Ето тук един малък пример

на мъничък череп --

наричаме го "мини Йорик".

(Смях)

Но можете да правите и неща, като например чаши,

а пък, ако добавите и малко злато, ако добавите и малко полупроводници,

можете да направите датчици, които се залепват за повърхността на храни.

Можете да правите електронни части,

които могат да се сгъват и увиват.

Или, ако сте с уклон към модния дизайн, да направите светещи LED татуировки от коприна.

Така че има доста голям обхват на приложение, както виждате,

като различни формати,

в които можете да превърнете коприната.

И все пак има някои уникални характеристики.

Все пак, защо ще ви е да правите всички тези неща?

В началото споменах накратко;

протеинът е биоразградим и биосъвместим.

Тук можете да видите снимка на разрез на тъкан.

Какво означава това, че е биоразградим и биосъвместим?

Можете да го имплантирате в тялото без да има нужда след това да изваждате импланта.

Това означава, че всички устройства, които вече видяхте, във всички формати,

по принцип могат да бъдат имплантирани и да изчезнат.

И ето тук този разрез на тъкан,

в него всъщност виждате тази отражателна лента.

Така, както нощно време може да ви види шофьор, каращ кола,

идеята е, че можете да видите, ако осветите тъканта,

можете да видите по-дълбоки слоеве от нея,

защото там има отражателна лента, която е направена от коприна.

А там можете да видите, че тя се поглъща от тъканта.

Реинтеграцията в човешкото тяло

не е единственото нещо.

Но реинтеграцията в околната среда е важна.

Ето -- имате часовников механизъм, имате протеин,

и вече една копринена чашка като тази

може да бъде изхвърлена без чувство за вина.

(Ръкопляскания)

За разлика от полистиреновите чаши,

които, за съжаление, затрупват сметищата ни ежедневно.

Тя е ядлива,

така че можете да направите "умни" опаковки за храна,

които могат да се сготвят заедно с храната.

Не е хубаво на вкус,

така че ще имам нужда от помощ с това.

Но може би най-забележителното нещо е, че се осъществява пълен кръговрат.

Коприната, по време на процеса на самосглобяване,

действа като какавида за биологична материя.

Така че ако промените рецептата

и добавите други неща когато наливате --

добавяте други неща към течния копринен разтвор --

като например ензими,

или антитела, или ваксини,

процесът на самосглобяване

запазва биологичните функции на тези примеси.

Така че тя прави материалите активни спрямо околната среда

и взаимодействащи си с нея.

Този винт, който измислихме преди,

може всъщност да бъде използван

за затягане на парчета от счупена кост,

който едновременно с това доставя медикаменти,

за да заздравее костта, например.

Или можете да си държите лекарствата в портфейла, а не в хладилника.

Направихме копринена карта

с пеницилин в нея.

Съхранявахме пеницилина при 60 градуса Целзий,

140 градуса Фаренхайт,

в продължение на два месеца, без да има загуба на ефективността на пеницилина.

Това би могло да бъде --

(Ръкопляскания)

това би могло потенциално да бъде добра алтернатива

на камилите, носещи охлаждащи системи, захранвани от слънчева енергия.

Разбира се, няма полза от съхраняването на нещо, което не можете да използвате.

И ето още една уникална характеристика,

която тези материали притежават -- те могат да бъдат програмируемо разграждащи се.

И ето, че виждате разликата.

Отгоре имате филм, който е бил програмиран да не се разгражда,

а отдолу -- филм, който е програмиран да се разгражда във вода.

И виждате, че долният филм

освобождава това, което съдържа.

Така че той позволява да се възстанови това, което сме съхранявали.

Това позволява контролирано освобождаване на медикаменти

и реинтеграция в околната среда

във всички тези формати, които вече видяхте.

Така че нишката на откритията, която вече проследихме, наистина е нишка.

Вдъхновени сме от идеята, че каквото и да искате да направите,

дали ще е имплант за вена или кост,

или може би устойчива микроелектроника,

или може би да пиете кафе в чаша,

която можете да изхвърлите без чувство за вина,

или може би да носите лекарствата си в джоба си,

да ги използвате в собственото си тяло,

или да ги пренесете през пустинята,

отговорът може би лежи в една копринена нишка.

Благодаря ви.

(Ръкопляскания)