Two hundred years of modern science. We have to admit that our performance is not great. The machines we build continue to suffer from mechanical failures. The houses we build do not survive severe earthquakes. But we shouldn't be so critical of our scientists for a simple reason: they didn't have much time. Two hundred years is not a lot of time, while nature had three billion years to perfect some of the most amazing materials, that we wish we had in our possession. Remember, these materials carry a quality assurance of three billion years.
Doscientos años de ciencia moderna. Tenemos que admitir que nuestro rendimiento no es grandioso. Las máquinas que construimos continúan teniendo fallos mecánicos. Las casas que construimos no sobreviven terremotos severos. Pero no hay que ser tan crítico con nuestros científicos por una simple razón: ellos han tenido mucho tiempo. Doscientos años no es mucho tiempo, mientras que la naturaleza tuvo 3000 millones de años para perfeccionar algunos de los materiales más sorprendentes, que nos gustaría tener en nuestro poder. Recuerden, estos materiales tienen una garantía de calidad de 3000 millones de años.
Take, for example, sequoia trees. They carry hundreds of tons for hundreds of years in cold weather, in warm climates, UV light. Yet, if you look at the structure by high-resolution electron microscopy, and you ask yourself, what is it made of, surprisingly, it's made of sugar. Well, not exactly as we drink in our tea. It's actually a nanofiber called nanocrystalline cellulose. And this nanocrystalline cellulose is so strong, on a weight basis, it's about 10 times stronger than steel. Yet it's made of sugar.
Tomemos, por ejemplo, las secuoyas. Cargan cientos de toneladas durante cientos de años en clima frío, en climas cálidos, con luz ultravioleta. Sin embargo, si nos fijamos en la estructura mediante microscopía electrónica de alta resolución, uno se pregunta, de qué está hecha, sorprendentemente, está hecha de azúcar. Bueno, no exactamente como el que tomamos en nuestro té. En realidad es una nanofibra llamada nanofibra de celulosa nanocristalina. Y esta celulosa nanocristalina es muy fuerte, en función del peso, alrededor de 10 veces más fuerte que el acero. Sin embargo, está hecha de azúcar.
So scientists all over the world believe that nanocellulose is going to be one of the most important materials for the entire industry. But here's the problem: say you want to buy a half a ton of nanocellulose to build a boat or an airplane. Well, you can Google, you can eBay, you can even Alibaba. You won't find it. Of course, you're going to find thousands of scientific papers -- great papers, where scientists are going to say this is a great material, there are lots of things we can do with it. But no commercial source.
Así que los científicos de todo el mundo creen que la nanocelulosa será uno de los materiales más importantes para toda la industria. Pero aquí está el problema: digamos que quieren comprar media tonelada de nanocelulosa para construir un barco o un avión. Uds. pueden buscar en Google, en eBay, incluso en Alibaba. No la encontrarán. Por supuesto, encontrarán miles de artículos científicos, grandes trabajos, donde científicos dicen que es un gran material, hay muchas cosas que podemos hacer con ella. Pero no hay una fuente comercial.
So we at the Hebrew University, together with our partners in Sweden, decided to focus on the development of an industrial-scale process to produce this nanocellulose. And, of course, we didn't want to cut trees. So we were looking for another source of raw material, and we found one -- in fact, the sludge of the paper industry. The reason: there is a lot of it. Europe alone produces 11 million tons of that material annually. It's the equivalent of a mountain three kilometers high, sitting on a soccer field. And we produce this mountain every year. So for everybody, it's an environmental problem, and for us, it's a gold mine.
Por lo tanto, en la Universidad Hebrea, junto con nuestros socios en Suecia, decidimos centrarnos en el desarrollo de un proceso a escala industrial para producir esta nanocelulosa. Y, por supuesto, no queríamos cortar árboles. Así que estábamos buscando otra fuente de materia prima, y encontramos una, de hecho, el sedimento de la industria del papel. La razón: hay una gran cantidad de él. Solo Europa produce 11 millones de toneladas de ese material al año. Es el equivalente a una montaña de 3 km de altura, puesta en un campo de fútbol. Y producimos esta montaña cada año. Así que para todo el mundo, es un problema ambiental, y para nosotros, una mina de oro.
So now, we are actually producing, on an industrial scale in Israel, nanocellulose, and very soon, in Sweden. We can do a lot of things with the material. For example, we have shown that by adding only a small percent of nanocellulose into cotton fibers, the same as my shirt is made of, it increases its strength dramatically. So this can be used for making amazing things, like super-fabrics for industrial and medical applications. But this is not the only thing. For example, self-standing, self-supporting structures, like the shelters that you can see now, actually are now showcasing in the Venice Biennale for Architecture.
Así que ahora, en realidad producimos, a escala industrial en Israel nanocelulosa, y muy pronto, en Suecia. Podemos hacer muchas cosas con el material. Por ejemplo, hemos demostrado que mediante la adición de un pequeño porcentaje de nanocelulosa en fibras de algodón, como la camisa que llevo, su resistencia aumenta drásticamente. Así que esto puede utilizarse para hacer cosas increíbles, como supertejidos para aplicaciones industriales y médicas. Pero esto no es lo único. Por ejemplo, son estructuras autosoportantes que se mantienen de pie, como los refugios que pueden ver ahora, se están exponiendo en la Bienal de Arquitectura de Venecia.
Nature actually didn't stop its wonders in the plant kingdom. Think about insects. Cat fleas, for example, have the ability to jump about a hundred times their height. That's amazing. It's the equivalent of a person standing in the middle of Liberty Island in New York, and in a single jump, going to the top of the Statue of Liberty. I'm sure everybody would like to do that. So the question is: How do cat fleas do it?
La naturaleza de hecho no terminó sus maravillas en el reino vegetal. Piensen en los insectos. Las pulgas de gato, por ejemplo, tienen la capacidad de saltar cien veces su altura. Eso es increíble. Es el equivalente a una persona de pie en medio de la isla de la Libertad en Nueva York, y que de solo un salto, alcanza la parte superior de la estatua de la libertad. Estoy seguro de que a todos les gustaría hacer eso. Entonces la pregunta es: ¿Cómo lo hacen las pulgas de los gatos?
It turns out, they make this wonderful material, which is called resilin. In simple words, resilin, which is a protein, is the most elastic rubber on Earth. You can stretch it, you can squish it, and it doesn't lose almost any energy to the environment. When you release it -- snap! It brings back all the energy. So I'm sure everybody would like to have that material. But here's the problem: to catch cat fleas is difficult.
Producen este material maravilloso, que se llama resilina. En palabras simples, resilina es una proteína, es el caucho más elástico en la Tierra. Se puede estirar, se puede aplastar, y no pierde casi energía al medio ambiente. Al soltarlo, ¡pang! retorna toda la energía. Así que estoy seguro de que todos quisieran tener ese material. Pero aquí está el problema: atrapar las pulgas de gato es difícil.
(Laughter)
(Risas)
Why? Because they are jumpy.
¿Por qué? Porque están saltando.
(Laughter)
(Risas)
But now, it's actually enough to catch one. Now we can extract its DNA and read how cat fleas make the resilin, and clone it into a less-jumpy organism like a plant. So that's exactly what we did. Now we have the ability to produce lots of resilin.
Pero bueno, en realidad, basta con atrapar uno. Podemos extraer su ADN y leer cómo las pulgas de los gatos hacen la resilina, y clonarlo en un organismo menos nervioso como una planta. Eso es exactamente lo que hicimos. Ahora podemos producir una gran cantidad de resilina.
Well, my team decided to do something really cool at the university. They decided to combine the strongest material produced by the plant kingdom with the most elastic material produced by the insect kingdom -- nanocellulose with resilin. And the result is amazing. This material, in fact, is tough, elastic and transparent. So there are lots of things that can be done with this material. For example, next-generation sport shoes, so we can jump higher, run faster. And even touch screens for computers and smartphones, that won't break.
Mi equipo decidió hacer algo realmente fantástico en la universidad. Decidieron combinar el material más fuerte producido por el reino vegetal con el material más elástico producido por el reino de los insectos: nanocelulosa con resilina. Y el resultado es sorprendente. Este material, de hecho, es resistente, elástico y transparente. Hay muchas cosas que se pueden hacer con este material. Por ejemplo, los zapatos deportivos de próxima generación, así podremos saltar más alto y correr más rápido. E incluso hacer pantallas táctiles para computadoras y teléfonos que no se rompan.
Well, the problem is, we continue to implant synthetic implants in our body, which we glue and screw into our body. And I'm going to say that this is not a good idea. Why? Because they fail. This synthetic material fails, just like this plastic fork, that is not strong enough for its performance. But sometimes they are too strong, and therefore their mechanical properties do not really fit their surrounding tissues.
Bueno, el problema es que seguimos implantando implantes sintéticos en nuestro cuerpo, que pegamos y atornillamos a nuestro cuerpo. Y yo digo que esa no es una buena idea. ¿Por qué? Pues porque no funcionan. Este material sintético falla, al igual que este tenedor de plástico, no es lo suficientemente fuerte para mantener su rendimiento. Y a veces son demasiado fuertes, y por eso sus propiedades mecánicas, en realidad, no se acoplan con sus tejidos circundantes.
But in fact, the reason is much more fundamental. The reason is that in nature, there is no one there that actually takes my head and screws it onto my neck, or takes my skin and glues it onto my body. In nature, everything is self-assembled. So every living cell, whether coming from a plant, insect or human being, has a DNA that encodes for nanobio building blocks. Many times they are proteins. Other times, they are enzymes that make other materials, like polysaccharides, fatty acids. And the common feature about all these materials is that they need no one. They recognize each other and self-assemble into structures -- scaffolds on which cells are proliferating to give tissues. They develop into organs, and together bring life.
Pero, de hecho, la razón es mucho más fundamental. La razón es que en la naturaleza, no hay nadie que tome mi cabeza y la atornille al cuello, o que tome mi piel y la pegue en mi cuerpo. En la naturaleza, todo se autoensambla. Así que cada célula viva, proveniente de una planta, insecto o humano, tiene un ADN que codifica la construcción de bloques nanobios. Muchas veces son proteínas. Otras veces, enzimas que producen otros materiales, como los polisacáridos, los ácidos grasos. Y la característica común de todos estos materiales es que no necesitan a nadie. Se reconocen entre sí y se autoensamblan en las estructuras de andamios, donde las células están proliferando para producir tejidos. Estos se conviertan en órganos, y, juntos, producen vida.
So we at the Hebrew University, about 10 years ago, decided to focus on probably the most important biomaterial for humans, which is collagen. Why collagen? Because collagen accounts for about 25 percent of our dry weight. We have nothing more than collagen, other than water, in our body. So I always like to say, anyone who is in the replacement parts of human beings would like to have collagen.
Por lo tanto, la Universidad Hebrea, hace unos 10 años, decidió centrarse en probablemente el biomaterial más importante para los humanos, que es el colágeno. ¿Por qué el colágeno? Porque el colágeno representa cerca del 25 % de nuestro peso en seco. No tenemos nada más que colágeno, en nuestro cuerpo, más allá del agua. Así que siempre me gusta decir, a cualquier persona que trabaja en piezas de recambio para humanos le gustaría tener colágeno.
Admittedly, before we started our project, there were already more than 1,000 medical implants made of collagen. You know, simple things like dermal fillers to reduce wrinkles, augment lips, and other, more sophisticated medical implants, like heart valves. So where is the problem? Well, the problem is the source. The source of all that collagen is actually coming from dead bodies: dead pigs, dead cows and even human cadavers. So safety is a big issue. But it's not the only one. Also, the quality.
Es cierto que, antes de empezar nuestro proyecto, ya había más de 1000 implantes médicos hechos de colágeno. Cosas simples como materiales de relleno para reducir las arrugas, aumentar los labios, y otros, implantes médicos más sofisticados, como válvulas de corazón. Entonces, ¿dónde está el problema? Bueno, el problema es la fuente. La fuente de todo ese colágeno, en realidad, proviene de cadáveres: cerdos muertos, vacas muertas e incluso cadáveres humanos. Así que la seguridad es un gran problema. Pero no es el único. También, la calidad.
Now here, I have a personal interest. This is my father, Zvi, in our winery in Israel. A heart valve, very similar to the one that I showed you before, seven years ago, was implanted in his body. Now, the scientific literature says that these heart valves start to fail 10 years after the operation. No wonder: they are made from old, used tissues, just like this wall made of bricks that is falling apart. Yeah, of course, I can take those bricks and build a new wall. But it's not going to be the same. So the US Food and Drug Administration made a notice already in 2007, asking the companies to start to look for better alternatives.
Tengo un interés personal. Este es mi padre, Zvi, en nuestra vinería en Israel. Una válvula de corazón, muy similar a la que les mostré antes, se le implantó en su cuerpo hace siete años. La literatura científica dice que estas válvulas del corazón comienzan a fallar 10 años tras la operación. No es de extrañar: están hechas de tejidos viejos, usados, al igual que esta pared de ladrillos que se cae a pedazos. Sí, por supuesto, puedo tomar esos ladrillos y construir un nuevo muro. Pero no va a ser el mismo. Por eso la Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. publicó una nota ya en 2007, pidiendo a las empresas empezar a buscar mejores alternativas.
So that's exactly what we did. We decided to clone all the five human genes responsible for making type I collagen in humans into a transgenic tobacco plant. So now, the plant has the ability to make human collagen brand new, untouched. This is amazing. Actually, it's happening now. Today in Israel, we grow it in 25,000 square meters of greenhouses all over the country. The farmers receive small plantlets of tobacco. It looks exactly like regular tobacco, except that they have five human genes. They're responsible for making type I collagen. We grow them for about 50 to 70 days, we harvest the leaves, and then the leaves are transported by cooling trucks to the factory. There, the process of extracting the collagen starts.
Y eso es exactamente lo que hicimos. Decidimos clonar todos los cinco genes humanos responsables de la fabricación de colágeno de tipo I en humanos en una planta de tabaco transgénica. Así que ahora, la planta puede producir colágeno humano completamente nuevo, sin tocar. Esto es increíble. En realidad, está sucediendo ahora. Hoy en Israel, crecen en 25 000 m² de invernaderos por todo el país. Los agricultores reciben pequeñas plántulas de tabaco. Se parecen exactamente al tabaco tradicional, salvo que tienen cinco genes humanos. Son responsables de hacer el colágeno tipo I. los cultivamos entre 50 a 70 días, cosechamos las hojas, y luego las hojas se transportan en camiones refrigerados a la fábrica. Allí comienza el proceso de extraer el colágeno
Now, if you ever made a pesto -- essentially, the same thing.
Si alguna vez hicieron pesto, en esencia, es lo mismo.
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You crush the leaves, you get the juice that contains the collagen. We concentrate the protein, transfer the protein to clean rooms for the final purification, and the end result is a collagen identical to what we have in our body -- untouched, brand new and from which we make different medical implants: bone void fillers, for example, for severe bone fractures, spinal fusion. And more recently, even, we've been able to launch into the market here in Europe a flowable gel that is used for diabetic foot ulcers, that is now approved for use in the clinic.
Se trituran las hojas y se obtiene el jugo que contiene el colágeno. Concentramos la proteína, transferimos la proteína para limpiar espacios para la purificación final, y el resultado final es un colágeno idéntico al que tenemos en el cuerpo, sin manipular, nuevo, y del que hacemos diferentes implantes médicos: rellenos para huesos porosos, por ejemplo, para fracturas óseas graves, para fusiones vertebrales. Y más recientemente, incluso, hemos podido lanzar al mercado en Europa un gel fluido que se utiliza para las úlceras de pie de diabéticos, que está aprobado para su uso clínico.
This is not science fiction. This is happening now. We are using plants to make medical implants for replacement parts for human beings. In fact, more recently, we've been able to make collagen fibers which are six times stronger than the Achilles tendon. That's amazing.
Esto no es ciencia ficción. Esto está sucediendo ahora. Estamos utilizando plantas para hacer implantes médicos, piezas de recambio para humanos. De hecho, más recientemente, hemos podido hacer que las fibras de colágeno que son seis veces más fuertes que el tendón de Aquiles. Eso es increíble.
Together with our partners from Ireland, we thought about the next thing: adding resilin to those fibers. By doing that, we've been able to make a superfiber which is about 380 percent tougher, and 300 percent more elastic. So oddly enough, in the future, when a patient is transplanted with artificial tendons or ligaments made from these fibers, we'll have better performance after the surgery than we had before the injury.
Junto con nuestros socios de Irlanda, pensamos la siguiente cosa: añadir resilina a estas fibras. Y al hacerlo, hemos podido hacer una superfibra que es aproximadamente 380 % más resistente, y 300 % más elástica. Así que por extraño que parezca, en el futuro, un paciente trasplantado con tendones o ligamentos artificiales de estas fibras, tendrá un mejor rendimiento después de la cirugía del que tenía antes de la lesión.
So what's for the future? In the future, we believe we'll be able to make many nanobio building blocks that nature provided for us -- collagen, nanocellulose, resilin and many more. And that will enable us to make better machines perform better, even the heart. Now, this heart is not going to be the same as we can get from a donor. It will be better. It actually will perform better and will last longer.
Entonces, ¿cuál es el futuro? En el futuro, creemos que podremos hacer muchos bloques de construcción nanobios que la naturaleza nos proporciona: colágeno, nanocelulosa, resilina y muchos más. Y nos permitirá hacer mejores máquinas con mejor rendimiento incluso el corazón. Ahora, este corazón no va a ser el mismo que se podría obtener de un donante. Será mejor. En realidad, se obtendrán mejores resultados y durará más tiempo.
My friend Zion Suliman once told me a smart sentence. He said, "If you want a new idea, you should open an old book." And I'm going to say that the book was written. It was written over three billion years of evolution. And the text is the DNA of life. All we have to do is read this text, embrace nature's gift to us and start our progress from here.
Mi amigo Sion Suliman me dijo una vez una frase inteligente. "Si quieres una nueva idea, debes abrir un libro viejo". Y el libro ya fue escrito. Fue escrito hace más de tres mil millones de años de evolución. Y el texto es el ADN de la vida. Todo lo que tenemos que hacer es leer este texto, abracemos el regalo que la naturaleza no da y empecemos nuestro progreso desde aquí.
Thank you.
Gracias.
(Applause)
(Aplausos)