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.
Tweehonderd jaar moderne wetenschap. We moeten toegeven dat onze prestaties niet schitterend zijn. Onze machines hebben nog steeds last van mechanische storingen. Onze huizen overleven geen zware aardbevingen. Maar we moeten niet te kritisch zijn voor onze wetenschappers. Ze hadden immers niet veel tijd. Tweehonderd jaar is niet veel tijd als je bedenkt dat de natuur drie miljard jaar had om de meest verbazingwekkende materialen te perfectioneren die we zouden willen hebben. Vergeet niet dat deze materialen een kwaliteitsborging van drie miljard jaar hebben.
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.
Neem bijvoorbeeld sequoias. Ze dragen honderden jaren lang honderden tonnen materiaal bij koud weer, in warme klimaten, onder uv-licht. Maar kijk je naar de structuur met hoge-resolutie-elektronenmicroscopie dan zie je dat het gemaakt is van... van suiker. Nou ja, niet precies die die we drinken in onze thee. Het is eigenlijk een nanovezel, nanokristallijne cellulose genaamd. Deze nanokristallijne cellulose is ongelofelijk sterk. Naar gewicht ongeveer 10 keer sterker dan staal. Maar hij is gemaakt van suiker.
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.
Wetenschappers over de hele wereld geloven dat nanocellulose een van de belangrijkste materialen voor de gehele industrie zal worden. Maar hier is het probleem: je wil een halve ton nanocellulose kopen om een boot of een vliegtuig te bouwen. Kijk maar op Google, eBay of zelfs Alibaba. Je gaat het niet vinden. Je gaat duizenden wetenschappelijke artikelen vinden -- geweldige papers waarin staat dat dit een fantastisch materiaal is, waarmee je veel dingen kan doen. Maar geen commerciële bron.
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.
Aan de Hebreeuwse Universiteit besloten we samen met onze partners in Zweden te zoeken naar een methode om op industriële schaal deze nanocellulose te produceren. Natuurlijk wilden we geen bomen kappen. We zochten naar een andere bron van grondstoffen en vonden die in het slib van de papierindustrie. De reden: er is een heleboel van. Europa alleen al produceert 11 miljoen ton van dat materiaal per jaar. Dat is een berg van drie kilometer hoog op een voetbalveld. We produceren die berg elk jaar. Voor iedereen is het een milieuprobleem, voor ons is het een goudmijn.
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.
We maken nu in Israël nanocellulose op industriële schaal, en zeer binnenkort ook in Zweden. We kunnen veel dingen doen met dat materiaal. Bijvoorbeeld hebben we laten zien dat door toevoeging van slechts een klein percentage nanocellulose aan katoenvezels, hetzelfde als waarvan mijn hemd is gemaakt, de sterkte aanzienlijk verhoogt. Dit kan worden gebruikt voor het maken van verbazingwekkende dingen, zoals super-stoffen voor industriële en medische toepassingen. Maar dit is niet het enige. Zo worden nu bijvoorbeeld op zichzelf staande, zelfdragende constructies, zoals de schuilplaatsen die je hier ziet, getoond op de Biënnale voor Architectuur in Venetië.
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?
De natuur beperkt zijn wonderen niet tot het plantenrijk. Denk aan insecten. Kattenvlooien kunnen bijvoorbeeld over ongeveer honderd keer hun hoogte springen. Ongelofelijk. Het is alsof een persoon op Liberty Island in New York, in één enkele sprong, naar de top van het Vrijheidsbeeld zou springen. Ik weet zeker dat iedereen dat zou willen kunnen. Maar de vraag is: hoe doen kattenvlooien dat?
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.
Ze maken een prachtig materiaal, resiline. Resiline is een proteïne en het meest extreme elastiek op aarde. Je kunt het uitrekken of samendrukken, en het verliest bijna geen energie aan de omgeving. Wanneer je het loslaat -- snap! -- geeft het alle energie terug. Dus ik weet zeker dat iedereen dat materiaal zou willen hebben. Maar hier is het probleem: kattenvlooien zijn moeilijk te vangen.
(Laughter)
(Gelach)
Why? Because they are jumpy.
Waarom? Omdat ze springerig zijn.
(Laughter)
(Gelach)
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.
Maar je hoeft er eigenlijk maar één te vangen. We kunnen haar DNA extraheren, aflezen hoe kattenvlooien resiline maken en het in een minder springerig organisme zoals een plant klonen. Dat is precies wat we deden. Nu kunnen we veel resiline produceren.
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.
Mijn team besloot om aan de universiteit iets echt cools te doen. Ze besloten om een combinatie te maken van het sterkste materiaal uit het plantenrijk met het meest elastische materiaal uit het insectenrijk -- nanocellulose met resiline. Het resultaat is verbluffend. Dit materiaal is taai, elastisch en transparant. Je kan enorm veel doen met dit materiaal. Bijvoorbeeld de volgende generatie sportschoenen, zodat we hoger kunnen springen, sneller lopen. Zelfs aanraakschermen voor computers en smartphones, die niet meer breken.
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.
Het probleem is dat we synthetische implantaten in ons lichaam blijven implanteren. We lijmen en schroeven ze in ons lichaam. Ik zeg dat dat geen goed idee is. Waarom? Omdat ze falen. Deze kunststof faalt, net als deze plastic vork, die niet sterk genoeg is voor zijn prestaties. Maar soms zijn ze te sterk en passen hun mechanische eigenschappen niet echt bij de weefsels eromheen.
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.
Maar in feite is de reden veel fundamenteler. De reden is dat er in de natuur niemand is die mijn hoofd op mijn nek schroeft of mijn huid op mijn lichaam lijmt. In de natuur is alles zelf-geassembleerd. Dus elke levende cel, of ze nu komt van een plant, een insect of een mens, heeft DNA dat codeert voor nanobio-bouwstenen. Vaak zijn dat eiwitten. Of enzymen die andere materialen maken, polysacchariden, vetzuren. De gemeenschappelijke eigenschap van al deze stoffen is dat ze niemand nodig hebben. Ze herkennen elkaar en assembleren zichzelf tot structuren -- steigers waarop cellen uitgroeien tot weefsels. Ze ontwikkelen tot organen en brengen samen leven voort.
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.
Aan de Hebreeuwse Universiteit besloten we ons 10 jaar geleden te richten op waarschijnlijk het belangrijkste biomateriaal voor de mens, collageen. Waarom collageen? Omdat collageen goed is voor ongeveer 25% van onze drooggewicht. Behalve water bestaan we praktisch alleen maar uit collageen. Dus vind ik het altijd leuk om te zeggen dat iedereen die werkt in de vervangstukkenhandel van de mens, collageen wil hebben.
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.
Toegegeven, voordat we met ons project begonnen, waren er al meer dan 1.000 medische implantaten van collageen. Je weet wel, simpele dingen zoals vullers om rimpels te verminderen, lippen te vergroten en andere, meer geavanceerde medische implantaten, zoals hartkleppen. Waar is dan het probleem? Het probleem is de bron. Want al dat collageen is eigenlijk afkomstig van dode lichamen: dode varkens, dode koeien en zelfs menselijke lijken. Dus is veiligheid een groot probleem. Maar niet het enige. Ook de kwaliteit.
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.
Nu heb ik hier een persoonlijk belang. Dit is mijn vader, Zvi, in onze wijnmakerij in Israël. Een hartklep, vergelijkbaar met degene die ik jullie eerder toonde, werd zeven jaar geleden bij hem geïmplanteerd. De wetenschappelijke literatuur zegt dat deze hartkleppen 10 jaar na de operatie beginnen te haperen. Geen wonder: ze zijn gemaakt van oude, versleten weefsels, net als deze muur gemaakt van afbrokkelende bakstenen. Natuurlijk kan ik met die stenen een nieuwe muur bouwen. Maar dat is niet hetzelfde. De Amerikaanse Food and Drug Administration vroeg daarom al in 2007 aan bedrijven om op zoek te gaan naar betere alternatieven.
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.
Dat is precies wat we deden. We besloten om de vijf menselijke genen voor het maken van type I collageen bij mensen in een transgene tabaksplant te kloneren. Die plant kan nu gloednieuw, onaangeroerd menselijk collageen maken. Dit is geweldig. Het gebeurt nu al. Vandaag in Israël telen we ze in 25.000 vierkante meter kassen over het hele land. De boeren krijgen kleine tabaksplantjes. Het ziet er precies uit als gewone tabak, maar met vijf menselijke genen. Ze maken type I collageen. Wij kweken ze gedurende ongeveer 50 tot 70 dagen, we oogsten de bladeren, en brengen dan de bladeren in koelwagens naar de fabriek. Daar begint het proces van het extraheren van het collageen .
Now, if you ever made a pesto -- essentially, the same thing.
Als je ooit een pesto hebt gemaakt -- in wezen hetzelfde.
(Laughter)
(Gelach)
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.
Je plet de bladeren en krijgt het sap met het collageen. We concentreren het eiwit en brengen het naar cleanrooms voor de uiteindelijke zuivering. Het eindresultaat is een collageen identiek aan dat in ons lichaam -- ongerept, gloednieuw. Daarvan maken we verschillende medische implantaten: botvulmiddelen bijvoorbeeld voor ernstige botbreuken, spinale fusie. Meer recent, zelfs, hebben we hier in Europa een vloeibare gel kunnen lanceren die voor diabetische voetzweren wordt gebruikt. Hij is nu goedgekeurd voor gebruik in de kliniek.
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.
Dit is geen science fiction. Dit gebeurt nu. Wij maken gebruik van planten om medische implantaten te maken: vervangende onderdelen voor de mens. Sterker nog, onlangs hebben we collageenvezels kunnen maken die zes keer sterker zijn dan de achillespees. Dat is geweldig.
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.
Samen met onze partners in Ierland, dachten we na over het volgende: resiline toevoegen aan die vezels. Daardoor kunnen we een supervezel maken die ongeveer 380% sterker en 300% meer elastisch is. In de toekomst zal vreemd genoeg een patiënt met getransplanteerde kunstmatige pezen en ligamenten van dit soort vezels, na de operatie betere prestaties kunnen leveren dan voor de blessure.
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.
Wat brengt de toekomst? We denken dat we in staat zullen zijn om veel nanobio-bouwstenen die de natuur ons geeft -- zoals collageen, nanocellulose, resiline en nog veel meer te gaan maken. Dat zal ons in staat stellen om machines beter te laten presteren, zelfs het hart. Dit hart gaat niet hetzelfde zijn als dat van een donor. Het zal beter zijn. Het zal beter presteren en langer meegaan.
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.
Mijn vriend Zion Suliman zei me eens iets slims. Hij zei: "Als je een nieuw idee wilt, moet je een oud boek openen." Ik zeg dat dat boek al werd geschreven. Het werd gedurende de drie miljard jaar van evolutie geschreven. En de tekst is het DNA van het leven. Al wat we hoeven doen, is deze tekst lezen, ons geschenk van de natuur omarmen en van hier onze vooruitgang beginnen.
Thank you.
Dank je.
(Applause)
(Applaus)