< Return to Video

Fiorenzo Omenetto: 絲, 古老的材料有著未來性

  • 0:00 - 0:02
    謝謝
  • 0:02 - 0:04
    我非常高興來到這兒
  • 0:04 - 0:07
    我想談談一個新的老材料
  • 0:07 - 0:09
    而且, 我們持續在此材料的研究中感到驚奇
  • 0:09 - 0:11
    這可能會徹底改變我們對於
  • 0:11 - 0:14
    材料科學與高科技的想法
  • 0:14 - 0:16
    也或許 繼續下去
  • 0:16 - 0:19
    能為醫藥與全球健康盡心力 也能幫助再造林
  • 0:19 - 0:21
    這是我們的大膽宣言
  • 0:21 - 0:23
    我會再多作說明的
  • 0:23 - 0:26
    這材料的確會有著好到讓人難以想像的特徵
  • 0:26 - 0:28
    它絕對是對環境永續的
  • 0:28 - 0:30
    製程只在水中與室溫下進行
  • 0:30 - 0:32
    隨時間控制 它是生物可分解的
  • 0:32 - 0:35
    所以你能看著它很快的溶解於水中
  • 0:35 - 0:37
    或是能穩定存在好幾年
  • 0:37 - 0:39
    是可食用 是可被植入人體
  • 0:39 - 0:41
    且不會造成排斥反應
  • 0:41 - 0:43
    它能在體內再組合
  • 0:43 - 0:45
    它也是科技產品
  • 0:45 - 0:47
    所以它能製作成微電子元件
  • 0:47 - 0:49
    或是光電元件
  • 0:49 - 0:51
    這材料
  • 0:51 - 0:54
    長的像這樣
  • 0:54 - 0:57
    實際上 這材料是透明的
  • 0:57 - 1:00
    成分就只是水和蛋白質
  • 1:00 - 1:03
    這材料是 絲
  • 1:03 - 1:05
    有點不同於
  • 1:05 - 1:07
    我們穿著的 絲
  • 1:07 - 1:09
    所以問題是 怎麼能再創造發明這
  • 1:09 - 1:12
    已存在5000年的東西?
  • 1:12 - 1:15
    發現的過程 也是來自自然界的啟發
  • 1:15 - 1:17
    我們讚嘆蠶寶寶
  • 1:17 - 1:20
    這隻蠶正在吐出纖維
  • 1:20 - 1:22
    蠶寶寶作的神奇事是:
  • 1:22 - 1:24
    它用的成分就只是它腺體中的
  • 1:24 - 1:26
    蛋白質跟水
  • 1:26 - 1:29
    製造出具有保護作用的特別堅硬物質
  • 1:29 - 1:31
    相當於科技纖維
  • 1:31 - 1:33
    像是Kevlar (防彈纖維)
  • 1:33 - 1:35
    利用紡織界常用
  • 1:35 - 1:37
    也是我們都知道與
  • 1:37 - 1:39
    熟悉的
  • 1:39 - 1:41
    逆向工程研究:
  • 1:41 - 1:44
    紡織界解開蠶繭
  • 1:44 - 1:46
    再利用絲編出迷人織物
  • 1:46 - 1:48
    我們想知道的是 怎麼從水和蛋白質
  • 1:48 - 1:51
    產生液狀防彈纖維 就是這天然的防彈纖維
  • 1:51 - 1:53
    重要的是
  • 1:53 - 1:56
    你要如何執行逆向工程
  • 1:56 - 1:58
    從蠶繭到腺體分泌
  • 1:58 - 2:01
    才到水和蛋白質 也就是我們確定的初始物質
  • 2:01 - 2:03
    這核心發現
  • 2:03 - 2:05
    來自於20年前
  • 2:05 - 2:09
    我有幸能共事過的一位同事
  • 2:09 - 2:12
    David Kaplan
  • 2:12 - 2:14
    我們有著初始物質
  • 2:14 - 2:17
    水和蛋白質 就是基本的構造
  • 2:17 - 2:19
    我們用這試著作出不同的東西
  • 2:19 - 2:21
    比如 像這個 薄膜
  • 2:21 - 2:23
    我門實際上利用蛋白質的優勢
  • 2:23 - 2:25
    這薄膜的製作方式
  • 2:25 - 2:27
    就是利用
  • 2:27 - 2:29
    蛋白質是非常聰明的
  • 2:29 - 2:31
    他們能自己找到位置作組合堆疊
  • 2:31 - 2:34
    製作方法很簡單: 拿絲的溶液 倒出
  • 2:34 - 2:36
    等著蛋白質作自行結合堆疊
  • 2:36 - 2:39
    撕下蛋白質就是這張薄膜
  • 2:39 - 2:42
    隨著溶液蒸發, 蛋白質會與其他蛋白質相觸
  • 2:42 - 2:44
    我剛剛強調這薄膜是具有科技性的
  • 2:44 - 2:46
    怎麼說呢?
  • 2:46 - 2:49
    它可以成為
  • 2:49 - 2:51
    典型的科技事物
  • 2:51 - 2:54
    像是微電子元件 與 奈米級科技的介面
  • 2:54 - 2:56
    這照片上的DVD光碟片
  • 2:56 - 2:58
    只是要表示一個重點
  • 2:58 - 3:02
    絲能夠將就各式表面的微妙形狀
  • 3:02 - 3:05
    換句話說他們能複製奈米級的特性
  • 3:05 - 3:07
    也就能夠複製
  • 3:07 - 3:10
    DVD上的資訊
  • 3:10 - 3:13
    我們能儲存資訊在水和蛋白質作成的薄膜
  • 3:13 - 3:16
    這是我們的嘗試 留下些訊息在這塊絲上面
  • 3:16 - 3:18
    就是這塊絲 訊息在這邊
  • 3:18 - 3:21
    像DVD般 可以用光學方式讀取
  • 3:21 - 3:23
    這需要一雙穩定的手操作
  • 3:23 - 3:26
    也是我為什麼選擇要自己在台上呈現給數百人看
  • 3:27 - 3:29
    來吧!
  • 3:29 - 3:31
    薄膜大部分是透明的
  • 3:31 - 3:33
    再來...
  • 3:38 - 3:45
    (掌聲)
  • 3:45 - 3:47
    最驚人的是
  • 3:47 - 3:50
    我的手真的能維持一定的穩定
  • 3:50 - 3:53
    當你認識了關於這物質的
  • 3:53 - 3:55
    這些屬性
  • 3:55 - 3:57
    你可以利用絲 作出許多東西
  • 3:57 - 3:59
    不只是透明薄膜
  • 3:59 - 4:02
    這物質可以長成許多型式
  • 4:02 - 4:05
    然後可以瘋狂一點, 作出不同的光學零件
  • 4:05 - 4:07
    或是作出 微菱鏡陣列
  • 4:07 - 4:09
    像是在運動鞋上的反光條
  • 4:09 - 4:11
    或作出美麗的東西
  • 4:11 - 4:13
    希望攝影機能看到這
  • 4:13 - 4:16
    你可以在薄膜上有三度空間的訊息
  • 4:16 - 4:18
    當角度對時
  • 4:18 - 4:21
    你可以看到一個全像顯示在這絲的薄膜上
  • 4:23 - 4:25
    也能做出其他東西
  • 4:25 - 4:27
    可以想像利用一個純蛋白質作光的傳導
  • 4:27 - 4:29
    所以我們做出光纖
  • 4:29 - 4:32
    絲是多樣的 能不只是光學用途
  • 4:32 - 4:34
    也能想出些不同的型式
  • 4:34 - 4:37
    舉例說 怕上醫院打針
  • 4:37 - 4:39
    我們可以做出微針陣列
  • 4:39 - 4:41
    螢幕上顯示著一根人類頭髮
  • 4:41 - 4:43
    對比的是 用絲作成的針頭
  • 4:43 - 4:45
    給大家一個實際大小的感覺
  • 4:45 - 4:47
    也能做大一點的東西
  • 4:47 - 4:49
    可以做齒輪 螺絲 螺母
  • 4:49 - 4:52
    以後可以在食品店買到
  • 4:52 - 4:55
    齒輪也能於水中運作
  • 4:55 - 4:57
    可以想成是另類的機構組件
  • 4:57 - 5:00
    可以用液態Kevlar 做出較硬的材料
  • 5:00 - 5:03
    以, 譬如, 取代周邊靜脈
  • 5:03 - 5:05
    或取代整跟骨頭
  • 5:05 - 5:07
    這裡有一些例子
  • 5:07 - 5:09
    小骷顱頭
  • 5:09 - 5:11
    我們稱它是迷你 Yorick (哈姆雷特中之人物)
  • 5:11 - 5:14
    (笑聲)
  • 5:14 - 5:17
    舉例 也能做成杯子
  • 5:17 - 5:20
    或是加點金 加點半導體元件
  • 5:20 - 5:23
    能做出貼在食物上的感應器
  • 5:23 - 5:25
    可以做出能被撓曲的
  • 5:25 - 5:27
    電子元件
  • 5:27 - 5:30
    或是你走在流行尖端, 可以是LED刺青
  • 5:30 - 5:33
    就如大家所見的 你可以用絲
  • 5:33 - 5:35
    在材料形式
  • 5:35 - 5:38
    作出不同的多樣性
  • 5:38 - 5:40
    但絲還是有些獨特的性質
  • 5:40 - 5:43
    我的意思是 為什麼要做出這些東西呢?
  • 5:43 - 5:45
    一開始我有簡單地說明過
  • 5:45 - 5:47
    蛋白質是可分解的以及不被排斥的
  • 5:47 - 5:50
    這裡是個人工器官的照片
  • 5:50 - 5:53
    絲具有生物可分解性或生物相容性 到底是什麼意思呢?
  • 5:53 - 5:56
    你可以將它植入體內又不必取出植入物
  • 5:56 - 6:00
    也就是說 之前看到的各形式
  • 6:00 - 6:03
    基本上都能被植入與取出
  • 6:03 - 6:05
    那些器官部分
  • 6:05 - 6:08
    可以利用反光貼布的特性
  • 6:08 - 6:11
    像是被車燈照到反光
  • 6:11 - 6:14
    所以當光線照射到器官
  • 6:14 - 6:16
    就能因反光看到器官的更深部位
  • 6:16 - 6:18
    因為反光貼布是用絲所做的
  • 6:18 - 6:20
    就可以整合到器官上
  • 6:20 - 6:22
    不只能應用到
  • 6:22 - 6:24
    器官植入人體
  • 6:24 - 6:27
    也能與環境保護結合
  • 6:27 - 6:29
    因蛋白質的成分 所以有著內部分解時鐘
  • 6:29 - 6:31
    一個絲作成的杯子
  • 6:31 - 6:34
    就能安心的丟棄
  • 6:34 - 6:41
    (掌聲)
  • 6:41 - 6:44
    不像保利龍杯
  • 6:44 - 6:47
    每天成為垃圾堆積
  • 6:47 - 6:49
    它是可食的
  • 6:49 - 6:51
    所以可設計成聰明的食物包裝
  • 6:51 - 6:53
    也能與食物一起烹煮
  • 6:53 - 6:55
    只是吃起來口感不佳
  • 6:55 - 6:57
    我需要些這方面的協助
  • 6:57 - 7:00
    但最最神奇的事是它是天然循環的
  • 7:00 - 7:02
    絲 在自行組合時
  • 7:02 - 7:04
    生物行為上像是蠶繭
  • 7:04 - 7:06
    所以如果改變配方時
  • 7:06 - 7:08
    加點東西進去
  • 7:08 - 7:10
    在液狀絲溶液加點東西進去
  • 7:10 - 7:12
    通常就是酶
  • 7:12 - 7:15
    抗生素 或是 疫苗
  • 7:15 - 7:17
    自行組合時
  • 7:17 - 7:20
    會保持這些摻雜物的生物功能
  • 7:20 - 7:23
    所以可以做成環境活性的材料
  • 7:23 - 7:25
    或是會對環境反應的材料
  • 7:25 - 7:27
    所以剛剛看到的螺絲螺母
  • 7:27 - 7:29
    可以真的用來
  • 7:29 - 7:32
    將骨折的骨頭鎖在一起
  • 7:32 - 7:34
    又能在骨頭痊癒期間
  • 7:34 - 7:37
    比如, 同時釋放藥劑
  • 7:37 - 7:40
    會是變成能攜帶於皮夾中, 而非存於冰箱中的藥品
  • 7:40 - 7:43
    像這個絲作成的卡片
  • 7:43 - 7:45
    有著盤尼西林的成分
  • 7:45 - 7:47
    我們將盤尼西林存放在攝氏60度
  • 7:47 - 7:49
    也就是華氏140度 的環境
  • 7:49 - 7:52
    盤尼西林的藥效可維持整整兩個月
  • 7:52 - 7:54
    就可以 ...
  • 7:54 - 7:58
    (掌聲)
  • 7:58 - 8:00
    就可以是背著太陽光電板以冷凍保存藥物的駱駝
  • 8:00 - 8:03
    的另一種解決方案
  • 8:03 - 8:06
    當然 最重要還是它應有的效果
  • 8:06 - 8:10
    所以這是它另一獨特的性質
  • 8:10 - 8:13
    它們能被設計成 可程式的分解
  • 8:13 - 8:15
    這裡顯現不同處
  • 8:15 - 8:18
    上方是設計成不分解
  • 8:18 - 8:21
    下方是設計成可水解
  • 8:21 - 8:23
    看到的就是下方的薄膜
  • 8:23 - 8:25
    會釋出內容
  • 8:25 - 8:28
    所以我們能重新獲得當初儲存的物質
  • 8:28 - 8:31
    所以就是一個可控制的藥物釋出
  • 8:31 - 8:34
    能再與週遭相結合
  • 8:34 - 8:36
    這些可以以上述的各種形式進行
  • 8:36 - 8:39
    所以我們發現的線索 也真的就是條線
  • 8:39 - 8:42
    我們全力要做出你們能想出的東西
  • 8:42 - 8:44
    是血管 或是骨頭
  • 8:44 - 8:47
    或是具永續概念的微電子元件
  • 8:47 - 8:49
    或是可安心丟棄的
  • 8:49 - 8:51
    咖啡杯
  • 8:51 - 8:53
    或是可放在皮夾的藥
  • 8:53 - 8:55
    送入體內
  • 8:55 - 8:57
    或是 帶著越過沙漠
  • 8:57 - 8:59
    這一切就是在這條絲線上
  • 8:59 - 9:01
    謝謝!
  • 9:01 - 9:19
    (掌聲)
Title:
Fiorenzo Omenetto: 絲, 古老的材料有著未來性
Speaker:
Fiorenzo Omenetto
Description:

Fiorenzo Omenetto 分享了絲的20多種驚人的新用途, 它是自然界中最高雅的物質 -- 可以作傳導光線, 增強永續性, 增加強度 與 作醫材上的躍進. 在台上, 他展現了幾種有趣的多樣化應用.
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TEDTalks
Duration:
09:20
K. C. Peng added a translation

Chinese, Traditional subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.