Fiorenzo Omenetto: Selyem, a jövő ősi anyaga

Fiorenzo Omenetto megoszt velünk húsznál is több elképesztően új lehetőséget arra, hogyan használhatjuk a selymet, a természet egyik legelegánsabb anyagát -- a fény átvitelében, a fenntarthatóság javításában, a szilárdság növelésében, és az orvostudomány ugrásszerű fejlődésében. A színpadon bemutat néhány érdekes tárgyat, amelyek ebből a sokoldalú anyagból készültek.

Köszönöm.

Izgalommal tölt el, hogy itt lehetek.

Egy régi-új anyagról fogok beszélni,

ami továbbra is meghökkent bennünket,

és ami befolyásolhatja gondolkodásmódunkat

az anyagtudományról, a csúcstechnológiáról --

és talán, még ráadásul

segíthet az orvostudományban, egészségügyben, és az újraerdősítésben.

Nos, ez egy merész kijelentés.

Úgyhogy beszélek még erről egy kicsit.

Ez az anyag olyan tulajdonságokkal rendelkezik, ami szinte túl jó ahhoz, hogy igaz legyen.

Fenntartható: ez egy fenntartható anyag,

amit vízben, szobahőmérsékleten dolgoznak fel,

és biológiailag rövid idő alatt lebontható,

így akár láthatják azonnal feloldódni egy pohár vízben,

de akár évekig is stabil lehet.

Ehető, beültethető az emberi szervezetbe

anélkül, hogy immunreakciót váltana ki.

Igazából, integrálódik a szervezetbe.

És technológiai anyag,

így olyan dolgokhoz is használható,

mint a mikroelektronika vagy talán a fotonika.

És az anyag

valahogy úgy néz ki, mint ez.

Valójában ez az anyag amit látnak, tiszta és átlátszó.

Az anyag komponensei csak a víz és fehérje.

Szóval ez az anyag a selyem.

Ez kicsit különbözik attól,

amit a selyemről gondolni szoktunk.

Tehát a kérdés az: hogyan találunk fel valamit újra,

ami már létezik mintegy öt évezrede?

A felfedezés folyamatát általában a természet ihleti.

És így, bámuljuk a selyemhernyókat --

a selyemhernyót, amit itt látnak, miközben a szálát sodorja.

A selyemhernyó érdekes dologra képes:

két összetevőt használ, fehérjét és vizet,

amelyek a mirigyeiben vannak,

hogy olyan anyagot állítson elő, amely rendkívül erősen védi --

vagyis hasonló a műszaki szálakhoz,

mint a kevlár.

És így a visszafejtés folyamatában

amiről tudunk,

és amiben már otthonosan mozgunk,

a textiliparban,

a textiliparban legombolyítják a selyemgubót

majd fantasztikus dolgokat szőnek belőle.

Mi azt szeretnénk tudni, hogyan lesz vízből és fehérjéből

folyékony kevlár, ez a természetes kevlár.

Tehát a felismerés az lenne,

hogy hogyan fejthető ez vissza,

úgy hogy a gubótól menjünk a mirigyig,

és vizet és fehérjét kapjunk, a kiindulási anyagunkat.

És ez a felismerés,

ami körülbelül két évtizeddel ezelőtt jött

valakitől, akivel nagy szerencsémre együtt dolgozom,

David Kaplantól.

Szóval megvan a kiindulási anyag.

Ezzel visszatértünk az alapvető építőelemekhez.

Aztán felhasználjuk ezeket, hogy különböző dolgokat készítsünk,

mint például egy filmet.

Kihasználunk valamit, ami nagyon egyszerű.

A recept, hogy ezeket a filmeket elkészítsük az,

hogy kihasználjuk azt a tényt,

hogy a fehérjék rendkívül okosak abban, amit csinálnak.

Megtalálják a módját, hogy saját magukat összerakják.

Tehát a recept egyszerű: fogjuk a selyemoldatot, kitöltjük,

és megvárjuk, amíg a fehérjék összeállnak.

Aztán levesszük a fehérjéket, és megkapjuk ezt a filmet,

ahogy a fehérjék egymásra találnak, miközben a víz elpárolog.

De már említettem, a film egyben technológiai anyag is.

És mit jelent az?

Azt jelenti, hogy összeköthető

néhány dologgal, ami jellemzően technológiai,

mint a mikroelektronika és a nanoméretű technológia.

És ez a kép a DVD-ről pont azért van itt,

hogy bemutassa azt a jelenséget, hogy

a selyem képes követni a nagyon finom felületi topográfiát,

ami azt jelenti, hogy le tudnak másolni a nanoméretű jellemzőket.

Így képes lenne pontosan lemásolni azt

az információt, amit a DVD tartalmaz.

És tárolhatunk információt azon a vízből és fehérjéből készült filmen.

Így kipróbáltunk valamit, és írtunk egy üzenetet egy darab selyembe,

ami itt van, és az üzenet pedig ott.

És hasonlóan a DVD-hez, optikailag kiolvasható.

Ehhez stabil kéz kell,

pont ezért döntöttem úgy, hogy egy színpadon csinálom, ezer ember előtt.

Hadd lássam!

Szóval amint látható, átmegy az átlátszó filmen,

és azután ...

(Taps)

És ami a leginkább figyelemre méltó,

hogy a kezem stabil maradt elég hosszan ahhoz, hogy ezt megcsináljam.

Tehát, ha az anyagnak ezek a tulajdonságai

már rendelkezésre állnak,

akkor egy csomó dolgot megtehetünk vele.

Valójában ez nem csak filmekben merül ki.

Hanem az anyag sok formátumot felvehet.

És így egy kicsit őrültködtünk, és létrehoztunk különböző optikai elemeket

vagy mikroprizma tömböket,

mint a fényvisszaverő szalag, ami a futócipőjükön van.

Vagy csinálhatunk szép dolgokat

-- ha a kamera meg tudja mutatni...

Hozzáadhatunk egy harmadik dimenziót a filmhez.

És a megfelelő szögből,

egy hologrammot láthatnak megjelenni ebben a selyemfilmben.

De mást is tehetünk vele.

Elképzelhetjük, hogy csak fehérjét használunk a fény irányítására,

így készítettünk optikai szálakat.

De a selyem sokoldalú, és túlmutat az optikán.

Különböző formátumok képzelhetők el vele.

Például, ha az injekciós tű szúrásától félnek az orvosnál --

mikrotű rendszereket készítünk.

Amit a képernyőn látnak az egy emberi hajszál,

amit rávetítettünk a selyemből készült tűre,

csak, hogy érzékeltessük a méretét.

Nagyobb dolgokat is készíthetünk.

Készíthetők fogaskerekek, csavarok és csavaranyák --

amiket a bioboltban lehet kapni.

És a fogaskerekek vízben is működnek.

Tehár alternatív gépelemekként is gondolhatunk rájuk.

És talán a folyékony kevlárt is használhatjuk, ha kell valami erős,

ami helyettesíti a perifériás vénákat például,

vagy talán egy egész csontot.

És itt egy kis példa,

egy kis koponya --

mi úgy hívjuk: mini Yorick.

(Nevetés)

De csinálhatunk dolgokat, mint a poharak például,

és ha adunk hozzá egy kis aranyat meg néhány félvezetőt,

érzékelőket csinálhatunk, amik az élelmiszerek felületére ragaszthatók.

Készíthetünk elektronikai alkatrészeket,

amik összehajthatók, feltekerhetők.

Vagy ha a divat előtt járnak: selyem LED tetoválásokat.

Tehát amint látják,

a selyem, mint anyagforma,

sokoldalúan felhasználható.

De van még néhány egyedi vonása.

Úgy értem, miért is akarnánk mindezt megvalósítani?

Már említettem, röviden az elején,

a fehérje biológiailag lebontható és biokompatibilis.

Itt egy szövet metszetének a képét látják.

Mit jelent az, hogy ez biológiailag lebontható és biokompatibilis?

Beültethető a szervezetbe anélkül, hogy az implantátumot később el kelljen távolítani.

Ami azt jelenti, hogy minden eszköz és formátum, hogy amit az előbb láttak,

elméletileg beültetethető, és később eltűnik.

És amit abban a szövetmetszetben látnak,

az valójában, a fényvisszaverő szalag, amit láttak.

Szóval, akárcsak ahogy éjjel látszanak az autóból,

az ötlet az, hogy láthatjuk, ha megvilágítjuk a szövetet,

láthatjuk a szövet mélyebb részeit

mert ott van az a fényvisszaverő szalag, ami selyemből készült.

És ahogy látják, beépül a szövetbe.

És a beépülés az emberi szervezetbe

nem az egyetlen dolog.

De a környezetbe integrálás fontos.

Szóval van egy beépített óránk, van fehérjénk,

és mostmár egy selyempohár, mint ez,

eldobható bűntudat nélkül.

(Taps)

Ellentétben a polisztirol poharakkal,

amik sajnos naponta töltik meg a hulladéklerakókat.

Ehető, így intelligens

élelmiszercsomagolásra is használható,

amit megfőzhetünk az étellel.

Nincs jó íze,

ehhez még kérek majd egy kis segítséget.

De talán a legfigyelemreméltóbb dolog az, hogy zárt körként viselkedik.

A selyem, az alatt amíg összeáll,

úgy viselkedik, mint egy gubó a biológiai anyagok számára.

És így, ha a receptet megváltoztatjuk,

és hozzáadunk dolgokat amikor öntjük --

vagyis dolgokat adagolunk a folyékony selyemoldatunkhoz --

ahol ezek a dolgok enzimek

vagy antitestek vagy vakcinák,

az összeállás folyamata alatt

megőrzi az adalékok biológiai funkcióját.

Így teszi az anyagokat környezetileg aktívvá

és interaktívvá.

Így az a csavar, amit elképzeltünk korábban,

tulajdonképpen felhasználható lehet

csontok összecsavarozására -- törött csontokhoz --

és egyben gyógyszerek odajuttatására,

például, miközben a csont gyógyul.

Vagy a gyógyszereket a pénztárcájukban is tarthatnák, és nem a hűtőben.

Készítettünk egy selyemkártyát,

benne penicillinnel.

És a penicillint 60 Celsius-fokon tároltuk,

ami 140 Fahrenheit-fok,

két hónapon át anélkül, hogy a penicillin hatékonysága csökkent volna.

Így aztán ez lehetne...

(Taps)

Így aztán ez jó alternatívája lehetne

a napelemes energiával hűtött tevéknek.

És persze nincs értelme azt tárolni, ami nem felhasználható.

És van ez a másik, különleges anyagtulajdonságuk,

hogy ezek az anyagok programozhatóan lebomlóak.

Itt láthatják a különbséget.

Felül van egy film, amely úgy van programozva, hogy nem bomlik le,

és alul egy olyan film, ami úgy van programozva, hogy lebomlik a vízben.

És amit látnak, hogy az alsó film

kiereszti azt ami benne volt.

Tehát ez lehetővé teszi, hogy kinyerjük azt, amit korábban eltároltunk.

Ez pedig lehetővé teszi gyógyszerek bejuttatását kontrollált módon,

és a környezetbe való integrációt,

minden olyan formátumban, ahogy látták.

Tehát a felfedezés szála amit követtünk, az tényleg egy szál.

Szenvedélyessé tesz minket az gondolat, hogy bármit is szeretnénk,

lehet az egy véna vagy egy csont cseréje,

vagy talán fenntarthatóbb mikroelektronika,

esetleg kávét inni egy pohárból,

és bűntudat nélkül dobni el,

talán gyógyszereinket a zsebünkben magunkkal hordani,

bejuttatni a szervezetünkbe,

vagy átjuttatni azokat a sivatagon,

a válasz megtalálható egy selyemszálban.

Köszönöm.

(Taps)