Fiorenzo Omenetto: Silke, det eldgamle materialet for fremtiden

Fiorenzo Omenetto viser 20+ forbausende nye anvendelser for silke, en av naturens mest elegante materialer -- overføring av lys, utbedring av bærekraft, forsterkning og lage ???. På scenen viser han noen få spennende gjenstander laget av det fleksible stoffet.

Takk.

Jeg er begeistret for å være her.

Jeg kommer til å snakke om et nytt, gammelt materiale

som fremdeles fortsetter å forbause oss,

og som kanskje innvirker på måten vi tenker

om materialvitenskap, høyteknologi --

og kanskje, langs veien,

også gjør noen ting for legevitenskap og for global helse og å hjelpe skogplanting.

Så det er et nokså dristig utsagn.

Jeg skal fortelle dere litt mer.

Dette materialet har faktisk noen egenskaper som får det til å virke for godt til å være sant.

Det er bærekraftig; det er et bærekraftig materiale

som er fremstilt utelukkende i vann og i romtemperatur --

og er nedbrytbart som en klokke,

slik at man kan se den omgående nedbrutt i et glass med vann

eller ha det stabilt i årevis.

Det er spiselig; det er implanterbart i menneskekroppen

uten å forårsake noen immunrespons.

Det blir faktisk reintegrert i kroppen.

Og det er teknologisk,

så det kan gjøre ting som mikroelektronikk,

og kanskje fotonikk gjør.

Og materialet

ser omtrent slik ut.

Faktisk er dette materialet dere ser klart og gjennomsiktig.

Komponentene i dette materialet er bare vann og protein.

Så dette materialet er silke.

Så det er på en måte annerledes

fra det vi er vant til å tenke om silke.

Så spørsmålet er, hvordan gjen-oppfinner man noe

som har vært rundt om i fem millennium?

Prosessen rundt oppdagelse, generelt sett, er inspirert av naturen.

Så vi beundrer silkeormer --

silkeormen dere ser her spinnende på fiberen sin.

Silkeormen gjør en bemerkelsesverdig ting:

den bruker disse to ingrediensene, protein og vann,

som er i kjertelen dens,

til å lage et materiale som er eksepsjonelt robust for beskyttelse --

så det er sammenlignbart med tekniske fibre

som Kevlar.

Så i bakvendt-konstruering-prosessen

som vi vet om,

og som vi er kjent med,

for tekstilindustrien,

tekstilindustrien går og avspoler kokongen

og vever deretter glamorøse ting.

Vi vil vite hvordan man går fra vann og protein

til denne flytende Kevlaren, til denne naturlige Kevlaren.

Så innsikten

er hvordan man faktisk bakvendt-konstruerer denne

og går fra kokong til kjertel

og får vann og protein som er oppstartmaterialet ditt.

Og dette er en innsikt

som kom omtrent to årtier siden,

fra en person som jeg er svært heldig å jobbe med,

David Kaplan.

Så vi får dette oppstartmaterialet.

Så dette oppstartmaterialet er tilbake til de fundamentale byggesteinene.

Og så bruker vi dette til å gjøre en rekke ting ..

som, for eksempel, denne filmen.

Og vi utnytter noe som er svært enkelt.

Oppskriften til å lage de filmene

er å utnytte det faktum

at proteiner er ekstremt smarte på det de gjør.

De finner en vei å sette seg sammen selv.

Så oppskriften er enkel: du tar silkeoppløsningen, du heller den,

og du venter til proteinet setter seg sammen selv.

Og så løsner du proteinet og du får denne filmen,

ettersom proteinene finner hverandre og vannet fordamper.

Men jeg nevnte at filmen også er teknologisk.

Og hva betyr det?

Det betyr at du kan bruke det

med noen av tingene som er typisk for teknologi,

som mikroelektronikk og nanoteknologi.

Og bildet av DVD-en her

er bare for å illustrere et poeng

at silke følger svært diskré topografier i overflaten,

som betyr at det kan gjenskape trekk på nanoskalaen.

Så det ville vært i stand til å kopiere informasjonen

som er på DVD-en.

Og vi kan lagre informasjon som er film med vann og protein.

Så vi prøvde noe ut, og skrev en beskjed i et stykke silke,

som er her, og beskjeden er der borte.

Og omtrent som i DVD-en, kan man lese det optisk.

Og dette krever en stødig hånd,

så dette er hvorfor jeg besluttet å gjøre det på scenen foran tusen mennesker.

Så la meg se.

Så når du ser filmen gå i transparent gjennom der,

og så...

(Applaus)

Og den mest bemerkelsesverdige delen

er at hånden min faktisk sto stille lenge nok til å gjøre det.

Så når man har alle disse egenskapene

i dette materialet,

da kan man gjøre en hel masse ting.

Det er faktisk ikke begrenset til filmer.

Så materialet kan innta mange formater.

Og så får man blod på tann, så man lager ulike optiske komponenter

eller man lager rekker av mikroprismer,

som refleksbåndet du har på joggeskoene dine.

Eller man kan lage vakre ting

som, hvis kameraet kan fange det kan man lage --

Man kan legge til en tredje dimensjon til filmen.

Og hvis vinkelen er rett,

kan du faktisk se et hologram komme til syne i denne silkefilmen.

Men du kan gjøre andre ting.

Man kan forestille seg at man kanskje da kan bruke rent protein til å føre lys,

så vi har laget optiske fibre.

Men silke er fleksibelt og det går lengre enn optikk.

Og man kan tenke på andre formater.

Så for eksempel, hvis du er redd for å gå til legen og bli stukket av en nål,

gjør vi mikronål-rekker.

Det du ser der på skjermen er et menneskehår

lagt oppå nålen som er laget av silke --

bare for å gi et inntrykk av størrelse.

Man kan gjøre større ting.

Man kan gjøre verktøy og muttere og bolter --

som du kan kjøpe på "Whole Foods".

Og tannhjulene fungerer i vann i tillegg.

Så hvis du tenker på alternative deler --

og kanskje du kan bruke den flytende Kevlaren hvis du trenger noe sterkt

for å erstatte perifere vener, for eksempel,

eller kanskje en hel knokkel.

Så man har her et lite eksempel

på en liten hodeskalle --

som vi kaller mini-Yorick.

(Latter)

Men man kan gjøre ting som kopper for eksempel,

så, hvis man legger til litt gull, hvis man legger til litt halvledere

kan man gjøre sensorer som fester seg til overflaten til mat.

Man kan gjøre elektroniske deler

som kan brettes.

Eller hvis du er motebevisst, noen silke-LED-tatoveringer.

Så det er allsidighet, som dere ser,

i de materiale formatene,

som man kan gjøre med silke.

Men det er fremdeles noen unike egenskaper.

Jeg mener, hvorfor ville man gjøre alle disse tingene på ordentlig?

Jeg nevnte såvidt i begynnelsen;

at proteinet er nedbrytbart og biokompatibelt.

Og dere ser her et bilde av et vevområde.

Så hva betyr det, at det er nedbrytbart og biokompatibelt?

Du kan implantere det i kroppen uten å måtte hente ut det som er implantert.

Som betyr at alle enheter som dere har sett tidligere og alle formatene,

i prinsippet, kan bli implantert og forsvinne.

Og hva dere ser der i det vevområdet,

faktisk, er at dere ser refleksbåndet.

Så, omtrent som å bli sett om natten av en bil,

er ideen at man kan se, hvis man illuminerer vev --

man kan se dypere deler av vev

fordi det er det refleksbåndet der som er laget av silke.

Og dere ser der, det blir integrert i vev.

Og integrering i menneskekroppen

er ikke den eneste tingen,

men integrering i miljøet er viktig.

Så man har en klokke, man har protein,

og nå kan en silkekopp som denne

bli kastet uten skyldfølelse --

(Applaus)

ulikt isoporkoppene

som dessverre fyller søppelfyllingene våre hver dag.

Det er spiselig,

så man kan gjøre smart innpakning rundt mat

som man kan koke med maten.

Det smaker ikke godt,

så jeg kommer til å trenge litt hjelp med det.

Men kanskje den mest bemerkelsesverdige tingen er at det fullfører sirkelen.

Silke, under sammensettingen av seg selv,

oppfører seg som en kokong for biologisk materie.

Så hvis man forandrer oppskriften,

og man legger til ting når man heller --

så man legger til ting til den flytende løsningen --

hvor disse tingene er enzymer

eller antistoffer eller vaksiner,

bevarer selv-sammensettingen

den biologiske funksjonen til disse stoffene.

Så det gjør materialene miljømessig aktive

og interaktive.

Så den skruen som dere tenkte på tideligere

kan faktisk bli brukt

til å skru et ben sammen -- et brukket ben sammen --

og levere legemidler samtidig,

mens benet ditt helbredes, for eksempel.

Eller man kunne puttet legemidler i lommeboken og ikke i kjøleskapet.

Så vi har laget et silkekort

med penicillin i.

Og vi lagret penicillin i 60 grader celsius,

så 140 grader Fahrenheit,

i to måneder uten tap av effekt i penicillinet.

Så det kunne blitt --

(Applaus)

det kunne potensielt blitt et godt alternativ

til soldrevne kjøleskap-kameler. (Latter)

Og selvfølgelig, det er ikke nytte i lagring hvis du ikke kan bruke det.

Så det er en annen unik materialegenskap

som disse materialene har, at de er programmerbart nedbrytbare.

Så hva dere ser der er forskjellen.

På topp har man en film som har blitt programmert til å ikke bryte ned,

og på bunn en film som har blitt programmert til å brytes ned i vann.

Så hva dere ser er at filmen på bunnen

slipper ut det som er inni den.

Så det åpner for utvinning av hva vi har lagret tidligere.

Så dette tillater en kontrollert administrering av legemidler

og for integrering i miljøet

i alle disse formatene dere har sett.

Så tråden i oppdagelsen som vi har er virkelig en tråd.

Vi er lidenskapelig opptatt av ideen at hva enn du vil gjøre,

om du vil erstatte en åre eller et ben,

eller kanskje være mer bærekraftig i mikroelektronikk,

kanskje drikke kaffe i en kopp

og kaste den bort uten skyldfølelse,

kanskje bære legemidlene dine i lommen,

administrere dem inni kroppen din

eller levere dem over ørkenen,

svaret kan ligge i en tråd med silke.

Takk.

(Applaus)