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.
Dua ratus tahun dunia sains modern. Kita harus mengakui bahwa prestasi kita tidaklah besar. Mesin yang kita buat terus mengalami kerusakan mekanik. Rumah yang kita bangun tidak bertahan saat terjadi gempa bumi hebat. Tapi kita tidak boleh menyalahkan para ilmuwan, atas satu alasan sederhana: mereka tidak punya banyak waktu. Dua ratus tahun bukanlah waktu yang lama, ketika alam punya waktu 3 milyar tahun untuk menyempurnakan berbagai materi yang paling menakjubkan, yang kita harap kita miliki. Ingat, materi tersebut memiliki jaminan kualitas dari (penyempurnaan selama) 3 milyar tahun.
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.
Lihatlah pohon sequoia sebagai contoh. Mereka mengangkut ratusan ton selama ratusan tahun saat cuaca dingin, maupun panas, sinar ultraviolet. Tapi apabila Anda lihat strukturnya menggunakan mikroskop elektron beresolusi tinggi, dan menanyakan apa yang menyusunnya, yang mengejutkan adalah: ia terbuat dari gula. Bukan gula yang biasa kita minum dengan teh. Tapi gula berbentuk serat nano, yang disebut nanokristalin selulosa. Dan nanokristalin selulosa ini sangatlah kuat, dilihat dari beratnya, kira-kira 10 kali lebih kuat daripada baja. Tapi, ini tetap saja gula.
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.
Jadi ilmuwan di seluruh dunia yakin bahwa nanoselulosa akan menjadi salah satu materi terpenting di semua industri. Tapi ini masalahnya: katakanlah Anda ingin membeli setengah ton nanoselulosa untuk membuat kapal atau pesawat. Anda bisa cari di Google, eBay, atau bahkan Alibaba. Anda tidak akan menemukannya. Tentu Anda akan menemukan ribuan artikel ilmiah -- artikel-artikel bagus, dimana para ilmuwan berkata bahwa ini adalah materi yang menakjubkan, banyak yang bisa kita lakukan dengannya. Tapi sumber komersilnya nihil.
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.
Jadi kami di Hebrew University, bersama dengan partner kami di Swedia, memutuskan untuk berkonsentrasi pada pengembangan proses berskala industri untuk memproduksi nanoselulosa ini. Dan, tentu saja, kami tidak mau menebang pohon. Jadi kami mencari sumber bahan baku lain, dan kami menemukan satu sumber -- dari endapan sisa industri kertas. Alasannya: karena banyak sekali! Eropa saja memproduksi 11 juta ton endapan tersebut setiap tahun. Setara dengan gunung setinggi 3 km dengan dasar seluas lapangan sepak bola. Kita menghasilkan gunung ini setiap tahun. Bagi semua orang, ini adalah masalah lingkungan, tapi bagi kami, ini adalah tambang emas.
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.
Sekarang kami memproduksi nanoselulosa pada skala industri di Israel dan tidak lama lagi di Swedia. Kita bisa melakukan banyak hal dengan ini. Contohnya, kami telah menguji, bahwa dengan hanya menambahkan sedikit nanoselulosa pada serat kain, seperti kain baju saya, kekuatan kainnya akan meningkat pesat. Jadi, material ini bisa digunakan untuk membuat berbagai hal yang mengagumkan, seperti serat super untuk aplikasi industri dan pengobatan. Tapi itu bukan satu-satunya. Contohnya, materi yang mampu berdiri dan menopang dirinya sendiri, seperti bangunan yang bisa Anda lihat sekarang, saat ini sedang dipamerkan di <i>Venice Biennale for Architecture</i>.
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?
Sebenarnya keajaiban alam tidak berhenti di dunia tumbuhan. Pikirkan serangga. Kutu kucing, misalnya, mampu melompat setinggi ratusan kali lipat tinggi mereka. Itu luar biasa. Itu sama seperti seseorang yang berdiri di tengah Pulau Liberty di New York, dan dalam sekali lompatan, melompat ke atas patung Liberty. Saya yakin semua orang ingin melakukannya. Jadi pertanyaannya adalah: Bagaimana cara kutu kucing melakukannya?
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.
Ternyata kutu ini membuat sebuah materi keren yang disebut resilin. Sederhananya, resilin merupakan protein yang juga merupakan karet paling elastis di bumi. Anda bisa meregangnya, Anda bisa meremasnya, dan resilin hampir sama sekali tidak melepaskan energi ke lingkungan. Ketika Anda melepaskannya -- <i>snap!</i> Semua energi kembali lagi. Jadi, saya yakin semua orang ingin memiliki material ini. Tapi ini masalahnya: menangkap kutu kucing itu sulit.
(Laughter)
(Tertawa)
Why? Because they are jumpy.
Mengapa? Karena mereka melompat terus.
(Laughter)
(Tertawa)
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.
Tapi sebenarnya, kita hanya perlu menangkap seekor saja. Sekarang kita bisa mengekstrak DNA-nya dan mengetahui bagaimana cara mereka memproduksi resilin, lalu mengkloningnya ke organisme yang tidak melompat-lompat, seperti tanaman. Itulah yang kami lakukan. Sekarang kami mampu memproduksi banyak resilin.
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.
Tim saya memutuskan untuk melakukan sesuatu yang sangat keren di kampus. Mereka memutuskan untuk menyatukan materi terkuat yang diproduksi tanaman dengan materi paling elastis yang diproduksi serangga -- nanoselulosa dengan resilin. Hasilnya luar biasa. Material ini kuat, elastis, dan transparan. Material ini bisa digunakan untuk banyak hal. Misalnya, sepatu olahraga generasi terbaru, kita bisa melompat lebih tinggi, berlari lebih cepat. Bahkan layar sentuh komputer dan ponsel pintar yang tidak akan pecah.
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.
Nah, permasalahannya adalah kita terus menanamkan implan sintetis ke dalam tubuh kita, yang kita lekatkan dan sekrup ke tubuh kita. Saya akan bilang kalau ini bukan ide yang baik. Kenapa? Karena semuanya gagal. Materi sintetis ini gagal sama seperti garpu plastik ini yang tidak cukup kuat untuk digunakan. Tapi materi sintetis kadang terlalu kuat sehingga sifat mekanisnya tidak benar-benar pas dengan jaringan di sekitarnya.
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.
Tapi sebenarnya, alasannya jauh lebih mendasar. Alasannya adalah karena di alam, tidak ada yang benar-benar mengambil kepala saya dan menyekrupnya ke leher saya, atau mengambil kulit saya dan menempelkannya ke tubuh saya. Di alam, segalanya merakit sendiri (secara alami). Jadi setiap sel hidup, baik berasal dari tanaman, serangga, atau manusia, memiliki DNA yang mengkode penyusun blok nanobio. Seringkali berupa protein. Bisa juga berupa enzim yang membuat materi lain, seperti polisakarida dan asam lemak. Kesamaan dari semua material ini adalah mereka semua mandiri. Mereka saling mengenali dan merakit diri sendiri menjadi struktur-struktur -- ruang kerja dimana sel-sel berkembang menjadi jaringan. Jaringan menjadi organ, dan bersama-sama menciptakan kehidupan.
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.
Sekitar 10 tahun yang lalu, kami di Hebrew University memutuskan untuk berkonsentrasi pada sesuatu yang mungkin merupakan biomaterial terpenting untuk manusia, yaitu kolagen. Kenapa kolagen? Karena kolagen menyumbangkan sekitar 25% berat kering kita. Kolagen adalah material terbanyak di tubuh kita selain air. Jadi saya selalu bilang, siapapun yang berada dalam proses penggantian bagian tubuh manusia akan ingin mempunyai kolagen.
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.
Memang, sebelum kami memulai proyek ini, saat itu sudah ada lebih dari seribu implan medis yang terbuat dari kolagen. Anda tahu, sederhana saja, seperti <i>dermal filler</i> untuk mengurangi kerutan, augmentasi bibir, dan lainnya, implan medis yang lebih canggih, seperti katup jantung. Jadi, apa masalahnya? Permasalahannya adalah sumbernya. Sumber dari semua kolagen yang dipakai sebenarnya berasal dari jasad: jasad babi, jasad sapi, dan bahkan jasad manusia. Jadi, keamanan adalah masalah besar. Tapi bukan hanya itu. Masalah lainnya ialah kualitas.
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.
Di sinilah saya punya kepentingan pribadi. Ini adalah ayah saya, Zvi, di kilang anggur kami di Israel. Katup jantung, sangat mirip dengan yang saya tunjukkan sebelumnya, diimplan ke dalam tubuh beliau 7 tahun yang lalu. Literatur ilmiah mengatakan bahwa katup jantung ini mulai rusak 10 tahun setelah operasi. Tidak mengherankan, katup ini terbuat dari jaringan tua yang sudah pernah dipakai, seperti dinding ini yang terbuat dari batu bata yang hancur berantakan. Ya, tentu saya bisa menggunakan bata itu dan membangun dinding baru. Tapi hasilnya tidak akan sama. Badan Pengawas Obat dan Makanan Amerika Serikat pada tahun 2007 mengumumkan, meminta perusahaan untuk mulai mencari alternatif yang lebih baik.
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.
Itulah yang kami lakukan. Kami putuskan untuk mengklon lima gen manusia yang bertanggung jawab untuk membuat kolagen tipe I pada manusia ke dalam tanaman tembakau transgenik. Sekarang tanaman itu bisa membuat kolagen manusia yang baru, tak terjamah. Ini mengagumkan. Bahkan, saat ini sedang diproduksi. Sekarang di Israel kami menumbuhkannya dalam rumah kaca seluas 25.000 m2 di seluruh negeri. Para petani menerima sedikit bagian tembakau tersebut. Bentuknya persis sama dengan tembakau biasa. tapi bedanya tanaman ini mengandung 5 gen manusia. Semuanya merupakan cetakan untuk membuat kolagen tipe I. Kami menanamnya selama sekitar 50 sampai 70 hari, lalu kami memanen daunnya, kemudian daun tersebut dikirim ke pabrik menggunakan truk berpendingin. Di sana proses ekstraksi kolagen dimulai.
Now, if you ever made a pesto -- essentially, the same thing.
Kalau Anda pernah membuat pesto -- prinsipnya sama saja.
(Laughter)
(Tertawa)
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.
Kami menghancurkan daunnya untuk mengeluarkan jus yang mengandung kolagen. Kami endapkan proteinnya, memindahkannya ke ruang bersih untuk pemurnian akhir, dan hasil akhirnya adalah kolagen yang identik dengan yang ada di tubuh kita -- tak terjamah, sungguh baru, dan inilah yang kami gunakan untuk membuat berbagai implan medis: pengisi kekosongan tulang, misalnya, untuk patah tulang yang parah, fusi tulang belakang. Dan bahkan baru-baru ini, kami telah memasarkan ke pasar Eropa, gel mengalir untuk penderita ulkus kaki diabetes, yang kini sudah mendapat izin untuk digunakan.
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.
Ini bukan fiksi ilmiah. Ini sedang terjadi sekarang. Kami menggunakan tanaman untuk membuat implan medis untuk menggantikan bagian tubuh manusia. Bahkan, baru-baru ini kami telah berhasil membuat serat kolagen yang 6 kali lebih kuat dari urat Achilles. Ini mengagumkan.
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.
Bersama dengan rekan kami dari Irlandia, kami memikirkan langkah selanjutnya: menambahkan resilin ke serat tersebut. Dengan melakukan ini, kami bisa membuat serat super yang kira-kira 380 persen lebih kuat, dan 300 persen lebih elastis. Meski kedengarannya aneh, di masa depan, saat seorang pasien ditransplantasi dengan tendon atau ligamen buatan yang terbuat dari serat ini, mereka akan memiliki kinerja yang lebih baik setelah operasi daripada sebelum kecelakaan.
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.
Jadi, ada apa di masa depan? Di masa depan, kami yakin kita akan mampu membuat banyak komponen penyusun nanobio yang disediakan alam untuk kita -- kolagen, nanoselulosa, resilin, dan masih banyak lagi. Dengan demikian kita akan bisa membuat mesin yang lebih bagus dan bekerja lebih baik, termasuk jantung. Jantung ini tidak akan sama seperti yang kita dapat dari donor. Ia akan lebih baik. Sebenarnya akan bekerja lebih baik dan bertahan lebih lama.
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.
Teman saya, Zion Suliman, pernah mengatakan satu kalimat yang cerdas. Katanya, "Jika kau mau ide baru, kau harus membaca buku kuno." Saya akan bilang bahwa buku itu sudah ditulis. Sudah ditulis selama lebih dari 3 milyar tahun evolusi. Buku itu adalah DNA kehidupan. Kita hanya perlu membaca buku ini, menerima anugerah dari alam untuk kita, dan memulai perkembangan kita dari sini.
Thank you.
Terima kasih.
(Applause)
(Tepuk tangan)