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.
מאתיים שנים של מדע מודרני. חייבים להודות שהביצועים שלנו לא מי-יודע-מה. המכונות שאנחנו בונים ממשיכות לסבול מכשלים מכאניים. הבתים שאנחנו בונים לא שורדים רעידות אדמה חזקות. אבל איננו צריכים להיות ביקורתיים מדי כלפי המדענים שלנו, מסיבה פשוטה: לא היה להם הרבה זמן. מאתיים שנים אינן הרבה זמן: לרשותו של הטבע עמדו שלושה מיליארד שנים בכדי לשכלל כמה מהחומרים המדהימים ביותר שהיינו רוצים שיהיו בידינו. זכרו, לחומרים אלו נלווית הבטחת איכות של שלושה מיליארד שנים.
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.
קחו, לדוגמא, עצי סקוויה. הם נושאים מאות טונות לאורך מאות שנים במזג אוויר קר, באקלים חם, באור אולטרה סגול. ועדיין, אם תסתכלו על המבנה שלהם במיקרוסקופ אלקטרונים ברזולוציה גבוהה, ותשאלו את עצמכם ממה הם עשויים, תופתעו לגלות שהם עשויים מסוכר. טוב, לא בדיוק כזה שאנחנו שמים בתה. זה למעשה ננוסיב הקרוי צלולוז מיקרופיברילי. והצלולוז המיקרופיברילי הזה כל כך חזק, בהשוואה למשקלו, שהוא חזק בערך פי 10 מפלדה. עם זאת הוא עשוי מסוכר.
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.
אז מדענים מכל העולם מאמינים שננוצלולוזה תהפוך להיות אחד החומרים החשובים ביותר לתעשיה כולה. אבל הנה הבעיה: נניח שאתם רוצים לקנות חצי טונה של ננוצלולוזה בשביל לבנות סירה או מטוס. אתם יכולים לחפש בגוגל, באי-ביי, ואפילו בעלי-באבא. (צחוק) אתם לא תמצאו זאת. תמצאו כמובן אלפי מאמרים מדעיים -- מאמרים מצוינים של מדענים שיספרו לכם איזה חומר מעולה זה, ושיש הרבה דברים שאפשר לעשות איתו. אבל לא תמצאו שום מקור מסחרי.
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.
אז אנחנו באוניברסיטה העברית, יחד עם השותפים שלנו בשוודיה, החלטנו להתמקד בפיתוח של תהליך בקנה מידה תעשייתי לייצור הננוצלולוזה הזו. וכמובן שלא רצינו לחטוב עצים. אז חיפשנו מקור נוסף של חומר גלם, ומצאנו כזה: הבוצה של תעשיית הנייר. הסיבה: יש הרבה ממנה. אירופה לבדה מייצרת 11 מיליון טונות של החומר הזה מידי שנה. זה מקביל להר בגובה שלושה קילומטרים, בשטח של מגרש כדורגל. ואנחנו מייצרים את ההר הזה מדי שנה. אז לכולם זו בעיה סביבתית, אך בשבילנו זהו מכרה זהב.
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.
אז כיום, אנחנו למעשה מייצרים, בקנה מידה תעשייתי בישראל, ננוצלולוזה, ובקרוב, בשוודיה. אנחנו יכולים לעשות דברים רבים עם החומר. לדוגמא, הראינו שהוספה של אחוז קטן של ננוצלולוזה לסיבי כותנה, זהים לאלו שמהם מיוצרת החולצה שלי, מגדילה את הכוח שלהם באופן דרמטי. אז ניתן לנצל זאת ליצירת דברים נפלאים, כגון בדי-על ליישומים תעשייתיים ורפואיים. אבל זה לא הדבר היחיד. לדוגמא, מבנים בעלי תמיכה עצמית כמו המחסות שאותם אתם רואים עכשיו, מוצגים למעשה כיום בתערוכת ארכיטקטורה דו-שנתית בוינה.
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?
הטבע לא הפסיק לייצר פלאים בממלכת הצומח. חשבו על חרקים. פרעושי החתול, לדוגמא, ניחנים ביכולת לקפוץ כמאה פעמים מעל לגובה שלהם זה מדהים. זה מקביל לאדם, שעומד באמצע אי החירות בניו-יורק ובקפיצה אחת, מגיע לראש פסל החירות. אני בטוח שכולם היו רוצים לעשות את זה. אז השאלה היא: איך פרעושי החתול עושים זאת?
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.
מסתבר שהם מפיקים חומר מופלא בשם רזילין. במלים פשוטות, הרזילין, שהוא חלבון, הוא הגומי האלסטי ביותר עלי אדמות. אתם יכולים למתוח אותו, למחוץ אותו, והוא לא מאבד כמעט אנרגיה לסביבה. וכשאתם משחררים אותו -- סנאפ! הוא מחזיר את כל האנרגיה. אני בטוח שכולם היו רוצים את החומר הזה. אבל הנה הבעיה: קשה לתפוס פרעושי חתול.
(Laughter)
(צחוק)
Why? Because they are jumpy.
למה? כי הם קופצניים.
(Laughter)
(צחוק)
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.
אבל למעשה מספיק לתפוס אחד. עכשיו אנחנו יכולים למצות את הדנ"א שלו לקרוא איך פרעושי החתול מפיקים רזילין, ולשכפל אותו ליצור פחות קופצני, כמו צמח. וזה בדיוק מה שעשינו. עכשיו יש לנו את היכולת לייצר הרבה רזילין.
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.
הצוות שלי באוניברסיטה החליט לעשות משהו ממש מגניב. הם החליטו לשלב את החומר החזק ביותר שמיוצר בממלכת הצומח עם החומר האלסטי ביותר שמיוצר בממלכת החרקים -- ננוצלולוזה עם רזילין. והתוצאה מדהימה. זהו חומר חזק, אלסטי ושקוף. יש הרבה דברים שאפשר לעשות עם החומר הזה. לדוגמא, נעלי ספורט מהדור הבא, כדי שנוכל לקפוץ גבוה יותר, לרוץ מהר יותר. ואפילו מסכי מגע בלתי שבירים למחשבים ולטלפונים חכמים.
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.
טוב, הבעיה היא שאנחנו ממשיכים להשתיל שתלים סינטטיים בגוף שלנו, אותם אנחנו מדביקים ומבריגים לגוף שלנו. ואני טוען שזה איננו רעיון טוב. למה? כי הם לא מוצלחים. החומר הסינטטי הזה מתקלקל בדיוק כמו המזלג הזה מפלסטיק, שאינו חזק מספיק לתפקיד שלו. אבל לפעמים הם חזקים מדי ולכן התכונות המכאניות שלהם לא באמת מתאימות לרקמות הסובבות אותן.
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.
אבל הסיבה היא הרבה יותר בסיסית. הסיבה היא שבטבע, אין מישהו שלוקח את הראש שלי ומבריג אותו לצוואר שלי, או לוקח את העור שלי ומדביק אותו לגוף שלי. בטבע, הכל הוא בהרכבה עצמית. כך שכל תא חי, בין אם הוא מגיע מצמח, מחרק או מאדם, מכיל דנ"א שמתכנת אבני בנין ננו-ביולוגיות. לרוב אלו חלבונים. במקרים אחרים, אלו אנזימים שמייצרים חומרים אחרים, כמו רב-סוכרים, חומצות שומן. והמאפיין המשותף לכל החומרים האלה הוא שהם לא צריכים אף אחד. הם מזהים זה את זה ומרכיבים את עצמם למבנים -- פיגומים שעליהם התאים מתרבים בכדי ליצור רקמות. הם מתפתחים לאיברים, וביחד יוצרים חיים.
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.
אז אנחנו באוניברסיטה העברית, לפני כעשר שנים, החלטנו להתמקד במה שהוא כנראה החומר הביולוגי החשוב ביותר עבור בני אדם, הקולגן. למה קולגן? כי הקולגן מהווה בערך 25% מהמשקל היבש שלנו. אין בגופנו משהו יותר נפוץ מקולגן, מלבד מים. אני תמיד נוהג לומר שכל מי שעוסק בחלפים עבור איברים אנושיים ישמח לאספקה של קולגן.
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.
יש להודות שלפני שהתחלנו את הפרויקט, היו כבר למעלה מ-1,000 שתלים רפואיים שעשויים מקולגן. אתם יודעים, דברים פשוטים כמו מילויי עור להסרת קמטים, מילוי שפתיים, ושתלים רפואיים אחרים, יותר מתוחכמים, כגון שסתומים ללב. אז איפה הבעיה? הבעיה היא המקור. המקור לכל הקולגן הזה הוא למעשה גופות: חזירים מתים, פרות מתות ואפילו גופות אנושיות. ולכן בטיחות היא עניין רציני. אבל זו לא הבעיה היחידה. יש גם בעיית איכות.
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.
ופה יש לי ענין אישי. זהו אבא שלי, צבי, בכרם שלנו בישראל. שסתום בלב, מאוד דומה לזה שהצגתי לכם לפני כן, הושתל בגופו לפני שבע שנים. הספרות המדעית אומרת שהשסתומים האלו מתחילים להתקלקל כעשר שנים לאחר הניתוח. וזה לא מפליא: הם עשויים מרקמות ישנות ומשומשות, בדיוק כמו החומה הזאת, שעשויה מלבנים מתפרקות. נכון, אני יכול לקחת את הלבנים האלו ולבנות חומה חדשה. אבל היא לא תהיה זהה למקור. אז מינהל המזון והתרופות האמריקאי הודיע כבר ב-2007, שהוא מבקש מחברות לחפש אלטרנטיבות טובות יותר.
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.
וזה בדיוק מה שעשינו. החלטנו לשכפל את כל חמשת הגנים האנושיים האחראיים על ייצור קולגן מסוג איי בבני אדם בצמח טבק מהונדס גנטית. אז עכשיו, לצמח יש יכולת לייצר קולגן אנושי חדש לחלוטין, לא משומש. זה מדהים. למעשה זה קורה עכשיו. היום בישראל אנחנו מגדלים אותם בחממות בשטח של 25,000 מ"ר בכל רחבי הארץ. המגדלים מקבלים שתילים קטנים של טבק. הם נראים בדיוק כמו טבק רגיל, מלבד זה שיש להם חמישה גנים אנושיים. הם אחראים לייצור של קולגן מסוג איי. אנחנו מגדלים אותם במשך 50-70 יום, קוטפים את העלים, ואז העלים מועברים במשאיות קירור למפעל. שם מתחיל תהליך הפקת הקולגן.
Now, if you ever made a pesto -- essentially, the same thing.
אם אי פעם הכנתם רוטב פסטו -- בעקרון, זה אותו הדבר.
(Laughter)
(צחוק)
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.
מועכים את העלים ומקבלים את המיץ שמכיל את הקולגן, ממצים את החלבון ומעבירים את החלבון לחדרים נקיים, לתהליכים אחרונים של טיהור, והתוצאה הסופית היא קולגן זהה לזה שיש בגוף שלנו -- לא משומש, חדש לחלוטין, שממנו אנחנו מפיקים שתלים רפואיים: מילוי לחללים בעצמות, לדוגמא, לשברים חמורים, איחוי עמוד שדרה. ואפילו, לא מזמן, הצלחנו להוציא לשוק, פה באירופה, ג'ל זורם שיכול לשמש לטיפול בכיבים סוכרתיים בכף הרגל, שמאושר כיום לשימוש במרפאה.
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.
זה לא מדע בדיוני. זה קורה עכשיו. אנחנו משתמשים בצמחים בשביל לייצר שתלים רפואיים עבור חלקי חילוף לבני אדם. למעשה, לאחרונה, הצלחנו לייצר סיבי קולגן חזקים פי שש מגיד אכילס. וזה מדהים.
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.
ביחד עם השותפים שלנו מאירלנד, חשבנו על הדבר הבא: להוסיף רזילין לסיבים האלו. על ידי כך, הצלחנו לייצר סיב-על חזק בערך ב-380%, ואלסטי יותר ב-300%. מוזר לחשוב, אבל בעתיד, כאשר במטופל יושתלו גידים או רצועות מלאכותיים העשויים מהסיבים האלו, אנחנו נקבל ביצועים טובים יותר לאחר הניתוח מאשר לפני הפציעה.
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.
אז מה יהיה בעתיד? בעתיד, אנחנו מאמינים שנוכל לייצר אבני בנין ננו-ביולוגיות רבות שהטבע מספק לנו -- קולגן, ננוצלולוזה, רזילין ורבים אחרים. וזה יאפשר לנו לייצר מכונות טובות יותר, שיתפקדו טוב יותר, אפילו לב. הלב הזה לא יהיה זהה ללב שאפשר לקבל מתורם. הוא יהיה טוב יותר. הוא למעשה יתפקד טוב יותר וישרוד זמן רב יותר.
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.
חברי ציון סולימן אמר לי פעם משפט חכם. הוא אמר, "אם אתה רוצה רעיון חדש, "אתה צריך לפתוח ספר ישן." ואני אומר שהספר כבר נכתב. הוא נכתב במשך שלושה מיליארדי שנות אבולוציה. והטקסט שלו הוא הדנ"א של החיים. כל מה שאנחנו צריכים לעשות הוא לקרוא את הטקסט הזה, לאמץ את המתנות של הטבע ולהתחיל להתקדם מכאן.
Thank you.
תודה רבה.
(Applause)
(מחיאות כפיים)