Fiorenzo Omenetto: Svila, starodavna snov prihodnosti

Fiorenzo Omenetto predstavi več kot dvajset neverjetnih možnosti uporabe svile, ene bolj elegantnih naravnih snovi, od oddajanja svetlobe in nadgrajevanja trajnosti do izboljšav in razvoja na področju medicine. Javnosti pokaže tudi nekaj fascinantnih predmetov iz te vsestranske snovi.

Hvala.

Zelo sem vesel, da sem tu.

Govoril bom o novi stari snovi,

ki nas še vedno preseneča

in hkrati lahko vpliva na naš način razmišljanja o

znanosti o materialih in visoki tehnologiji,

obenem pa prispeva k medicini,

svetovnemu zdravju in pogozdovanju.

To je precej drzna trditev.

Naj vam pojasnim.

Nekatere značilnosti te snovi so skoraj predobre, da bi bile resnične.

Je obstojna, za obdelavo potrebuje le

vodo in sobno temperaturo,

lahko jo programiramo za biološki razkroj,

tako lahko opazujete, kako se razgradi v kozarcu vode

ali pa jo hranite leta dolgo.

Je užitna, lahko se jo vstavi v človeško telo,

ne da bi se imunski sistem na to odzval.

Pravzaprav se v telo uspešno vključi.

Prav tako je tehnološko uporabna,

na primer v mikroelektroniki

ali celo fotoniki.

Ta snov

je videti nekako tako.

Kar vidite, je brezbarvno in prozorno.

Snov pa sestavljajo le voda in beljakovine.

Ta snov je svila.

Je nekoliko drugačna od tiste,

ki si jo ponavadi predstavljamo.

Vprašanje je torej, kako ponovno odkriti nekaj,

kar je v uporabi že pet tisočletij?

Postopek odkrivanja je v splošnem navdahnjen z naravo.

Nas so navdušile sviloprejke,

ta na sliki prede svileno nit.

Te gosenice delajo nekaj izjemnega:

z le dvema sestavinama, beljakovinami in vodo

v svojih žlezah proizvajajo snov,

ki je izjemno odporna kot zaščita

in tako primerljiva s tehničnimi vlakni,

kot so vlakna kevlar.

Šli smo v obratni smeri postopka,

kot ga poznamo

in smo ga vajeni

v tekstilni industriji,

namreč odvijanja kokonov

in tkanja čudovitih stvari.

Zanima nas, kako iz vode in beljakovin

proizvesti ta tekoča, naravna kevlar vlakna.

Spoznavamo torej,

kakšen je obraten postopek nastajanja te snovi,

kakšna je pot od kokona do žleze

in začetnih dveh gradnikov, vode in beljakovin.

To raziskovanje se je začelo

pred dvema desetletjema z osebo,

s katero sem imel čast sodelovati,

Davidom Kaplanom.

Prišla sva do začetne snovi,

ki predstavlja osnovni gradnik.

Z njo sva potem ustvarila mnogo stvari,

tudi tak film.

Uporabila sva nekaj zelo preprostega.

Pri ustvarjanju takih filmov

se poslužujemo dejstva,

da beljakovine delujejo izjemno pametno.

Najdejo način samozdruževanja.

Recept je torej preprost: raztopino svile zlijemo

in počakamo, da se beljakovine same združijo.

Ko jih ločimo od površine, dobimo tak film,

saj se združijo, ko voda izhlapi.

Omenil sem, da je to tudi tehnološka snov.

Kaj to pomeni?

Pomeni, da jo lahko uporabite

v tipično tehnološke namene,

na primer v mikrelektroniki in nanotehnologiji.

DVD na sliki

le ponazarja,

da svila sledi komaj zaznavnim sledem na površini,

kar pomeni, da lahko posnema tudi obrise v nano obsegu.

Torej bi lahko kopirala

podatke na DVD-ju.

Podatke lahko shranimo tudi na filmu iz vode in beljakovin.

Poskusili smo napisati sporočilo na kos svile,

ki ga imam tu, na njem pa je sporočilo.

Tako kot pri DVD-ju, ga lahko optično odčitate.

To zahteva mirno roko,

zato sem se to odločil narediti na odru pred tisočglavo množico.

Poskusimo.

Kot vidite, posvetimo skozi prozorno plast

in ...

(Aplavz)

Pri tem je najbolj neverjetno to,

da sem ohranil dovolj mirno roko, da sem to prikazal.

Ko torej poznate

lastnosti te snovi,

lahko naredite veliko stvari.

Uporaba ni omejena le na film.

Snov lahko zavzame mnogo oblik.

Nato dobite nekaj norih idej in ustvarite

razne optične komponente ali mikroprizme,

kot so v odsevnem traku na tekaških copatih.

Lahko ustvarite čudovite stvari,

ki, če lahko kamera približa, nastanejo v svili.

Prozorni plasti lahko dodate tretjo dimenzijo.

Ob pravem kotu lahko dobesedno

vidite hologram na tem svilenem filmu.

Naredite pa lahko še marsikaj drugega.

Lahko si zamislite, da lahko s čisto beljakovino usmerjate svetlobo,

in tako smo ustvarili optična vlakna.

Svila je vsestranska in njena uporaba presega optiko.

Lahko si zamislite različne oblike in velikosti.

Če se, na primer, pri zdravniku bojite vboda igle,

ustvarimo vrsto mikroigel.

Na sliki vidite človeški las

poleg igle, narejene iz svile,

da dobite občutek velikosti.

Lahko pa ustvarite tudi večje stvari.

To so lahko zobniki, matice in vijaki,

ki jih kupite v trgovini z naravnimi in organskimi izdelki.

Taki zobniki delujejo tudi v vodi.

To so torej alternativni strojni deli.

Ta tekoča kevlar vlakna lahko uporabite za nekaj močnega,

če potrebujete novo stransko žilo, na primer,

ali pa kar celo kost.

Tu imamo tudi primer

majhne lobanje,

pravimo ji mali Yorick.

(Smeh)

Iz svile lahko naredite tudi lončke.

In če ji dodate nekaj zlata ali drugih polprevodnikov,

lahko naredite senzorje, ki jih prilepite na živila.

Naredite lahko elektronske dele,

ki se pregibajo in zvijajo.

Za modno ozaveščene pa so tu LED tatuji na svili.

Svila je torej

široko uporabna

v materialnih oblikah.

Ima pa še druge enkratne lastnosti.

Zakaj bi namreč želeli vse te stvari uresničiti?

Na začetku sem omenil razlog:

beljakovine so biološko razgradljive in združljive.

Tu vidite del tkiva.

Kaj sta biološka razgradljivost in združljivost?

Svilo lahko vstavite v telo, ne da bi jo bilo potrebno odstranjevati.

To pomeni, da se vsi predmeti različnih oblik, ki ste jih videli,

načeloma lahko vgradijo v telo in izginejo.

V tem delu tkiva

pravzaprav vidite odsevni trak.

Tako kot vas ponoči opazi voznik avtomobila,

lahko tudi pri osvetljenem tkivu

vidimo njegove globlje delce,

saj je ta odsevni trak narejen iz svile.

Kot vidite, se lepo vklopi v tkivo.

Možnost vnosa v človeško telo

pa ni edina,

pomembna je tudi združljivost z okoljem.

Beljakovino programiramo za razkroj,

zato lahko tak svilen kozarec

odvržemo brez slabe vesti,

(Aplavz)

za razliko od plastičnih, ki na žalost

dnevno polnijo odlagališča odpadkov.

Svila je tudi užitna, zato lahko ustvarimo

pametno embalažo za živila,

ki se skuha skupaj z njimi.

Ni pa najboljšega okusa,

za kar bom še potreboval pomoč.

Verjetno najbolj izjemno pri tem je, da gre za sklenjen krog.

Svila se v postopku samoporazdelitve beljakovin

obnaša kot kokon za biološko snov.

Če torej spremenite recept

in pri vlivanju k svileni raztopini

vmešate dodatke,

kot so encimi,

protitelesa ali cepiva,

postopek samorazporeditve

ohrani biološko funkcijo teh vnešenih dopantov.

Snovi torej naredi okoljsko aktivne

in interaktivne.

Z vijakom, kot smo ga videli prej,

lahko privijemo skupaj

zlomljeno kost,

hkrati pa še dodamo zdravila

za čas okrevanja in celjenja.

Zdravila lahko tudi hranimo v denarnici in ne v hladilniku.

Naredili smo svileno kartico

z vsebovanim penicilinom.

Dva meseca smo jo

hranili pri 60°C in ugotovili,

da ne pride do zmanjšane učinkovitosti penicilina.

To bi lahko torej bila

(Aplavz)

dobra alternativa hladilnim sistemom

na sončne celice v kameljem transportu. (Smeh)

Seveda pa shranjevanje nima smisla, če stvar ni uporabna.

Tu je še ena edinstvena lastnost te snovi,

namreč možnost programiranega razkroja.

Tu vidimo razliko.

Na vrhu je prevleka, programirana tako, da se ne razgradi.

Na dnu pa prevleka, programirana za razkroj v vodi.

Vidite, kako spodnja svilena prevleka

sprosti dodatke, ki jih vsebuje.

Omogoča torej aktivacijo shranjene snovi

in s tem nadzorovan vnos zdravil,

hkrati pa razgradljivost v okolju,

in sicer v vseh oblikah, ki ste jih tu videli.

Rdeča nit odkritja je v resnici nit.

Navdušuje nas misel, da karkoli želite ustvariti,

nadomestiti žilo ali kost,

prispevati k trajnosti mikroelektronike,

piti kavo iz lončka

in ga brez slabe vesti odvreči,

v žepu nositi zdravila, ki jih potrebujete,

jih zaužiti

ali prenašati čez puščavo,

lahko odgovor najdete v svileni niti.

Hvala.

(Aplavz)