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.
200 lat współczesnej nauki, a nasze wyniki wciąż nie są zadowalające. Maszyny ulegają awariom, domy nie mogą przetrwać trzęsienia ziemi. Jednak nie należy krytykować naukowców z prostego powodu: nie mieli wiele czasu. Dwieście lat to nie tak dużo, podczas gdy natura miała 3 miliardy lat na udoskonalenie najbardziej niesamowitych materiałów, które chcielibyśmy mieć. O jakości tych materiałów świadczy ich historia, licząca 3 miliardy lat.
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.
Przypatrzmy się sekwoi. Potrafi dźwigać setki ton przez setki lat. Wytrzymuje zimno, ciepło i światło UV. Jeśli pod mikroskopem elektronowym z wysoką rozdzielczością sprawdzimy, z czego się składa, okaże się, że to cukier. Nie taki sam jak w herbacie, oczywiście. To nanowłókno, zwane celulozą nanokrystaliczną. To włókno jest tak mocne, że w przeliczeniu na masę jest 10 razy silniejsze niż stal, choć jest zrobione z cukru.
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.
Naukowcy wierzą, że nanoceluloza będzie najważniejszym materiałem przemysłowym. Jest jednak problem: powiedzmy, że chcesz kupić pół tony nanocelulozy, żeby zbudować łódź czy samolot. Możesz sobie guglować, szukać na Allegro, a nawet AliExpress. (Śmiech) Nie znajdziesz. Trafisz na wiele artykułów naukowych opisujących niesamowite właściwości tego materiału i sposoby jego wykorzystania, jednak nie na źródła handlowe.
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.
Dlatego na Uniwersytecie Hebrajskim wraz z partnerami w Szwecji postanowiliśmy rozwinąć metody produkcji nanocelulozy na skalę przemysłową. Oczywiście, nie przez wycinanie drzew. Szukaliśmy innego źródła surowca i znaleźliśmy. Są to odpady z przemysłu papierniczego, których jest całe mnóstwo. Sama Europa produkuje rocznie 11 milionów ton takiego materiału. To równowartość góry wysokiej na 3 km, stojącej na boisku piłkarskim. Taką ilość produkuje się każdego roku. Dla innych to problem ekologiczny, a dla nas żyła złota.
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.
Obecnie produkujemy nonocelulozę na skalę przemysłową w Izraelu, a już niedługo również w Szwecji. Materiał można wykorzystać na wiele sposobów. Na przykład: dodanie kilku procent nanocelulozy do bawełny, z jakiej wykonano moją koszulę, znacznie zwiększa jej wytrzymałość. Taka super-tkanina może być użyta na wiele sposobów i mieć szereg zastosowań przemysłowych i medycznych. Ale to nie wszystko. Takie samonośne struktury z nanocelulozy można obecnie oglądać na Międzynarodowej Wystawie Architektury w Wenecji.
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?
Cuda natury nie kończą się jednak w królestwie roślin. Pomyślcie o owadach. Takie, na przykład, pchły mogą przeskoczyć stukrotność swojej wysokości. To niesamowite! To tak, jakby osoba stojąca na środku Liberty Island, będąc u stóp Statuy Wolności, mogła za jednym zamachem wskoczyć na wierzchołek. Każdy by tak chciał. Pytanie brzmi: jak pchły to robią?
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.
Okazuje się, że produkują zdumiewający materiał zwany rezyliną. W prostych słowach rezylina, która jest białkiem, jest najbardziej sprężystą gumą na świecie. Można ją rozciągać i zagniatać, a ona w bardzo krótkim czasie wraca do pierwotnego kształtu bez żadnych strat energetycznych. Każdy chciałby mieć taki materiał, ale jest jeden problem. Złapanie pchły nie jest łatwe.
(Laughter)
(Śmiech)
Why? Because they are jumpy.
Dlaczego? Bo są skoczne.
(Laughter)
(Śmiech)
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.
Na szczęście wystarczy złapać tylko jedną. Można wtedy wyodrębnić cząsteczkę DNA i odczytać, jak pchła produkuje rezylinę, i sklonować do mniej skocznego organizmu, jak roślina. Tak właśnie zrobiliśmy. Teraz możemy wyprodukować dużo rezyliny.
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.
Mój zespół postanowił zrobić coś naprawdę fajnego na uniwersytecie. Postanowili połączyć najsilniejszy materiał ze świata roślin z najbardziej elastycznym materiałem od owadów - nanocelulozę z rezyliną. Wyniki są niesamowite. Materiał jest mocny, elastyczny i przezroczysty. Można użyć go na wiele sposobów, jak do butów sportowych nowej generacji, które pozwolą wyżej skakać i szybciej biegać. A nawet do nietłukących się ekranów dotykowych komputerów i smartfonów.
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.
Problem tkwi w tym, że nadal stosujemy syntetyczne implanty, przyklejamy je i przykręcamy do ciała. Nie jest to dobry pomysł. Dlaczego? - Bo zawodzą. Syntetyczne materiały zawodzą tak samo, jak ten plastikowy widelec, który nie jest wystarczająco mocny. Czasami materiały są zbyt silne, więc ich właściwości nie są dopasowane do otaczających je tkanek.
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.
W rzeczywistości powód jest podstawowy. W naturze nie istnieje nic, co mogłoby przykręcić głowę do szyi albo przykleić skórę do ciała. W naturze wszystko składa się samo. Każda żywa komórka rośliny, owada, czy człowieka posiada DNA, które koduje nanobiologiczne bloki budulcowe.
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.
Często są to białka. Czasami enzymy, które tworzą inne materiały, jak polisacharydy i kwasy tłuszczowe. Wspólną cechą tych materiałów jest to, że nie potrzebują pomocy. Rozpoznają się wzajemnie i tworzą struktury, w których komórki się rozmnażają, by wytworzyć tkankę. Tkanki rosną, tworząc organy i życie.
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.
10 lat temu na Uniwesytecie Hebrajskim postanowiliśmy się skoncentrować na najważniejszym biomateriale ludzkości, kolagenie. Dlaczego na kolagenie? Bo tworzy 25% naszej suchej masy. Poza wodą i kolagenem w naszym ciele nie ma niczego. Dlatego zawsze powtarzam: każdy, kto zajmuje się wymianą ludzkich części, chciałby mieć 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.
Przyznaję - zanim rozpoczęliśmy projekt było już ponad 1000 medycznych implantów kolagenowych. Proste, jak wypełniacze skóry do redukcji zmarszczek, powiększania ust, i złożone, jak zastawki sercowe. W czym tkwi problem? W źródle. Ten kolagen pochodzi z martwych ciał: martwych świń, martwych krów, a nawet ludzkich zwłok. Dlatego bezpieczeństwo stanowi przeszkodę. Ale nie jest to jedyny problem. Problem stanowi też jakość.
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.
Ta sprawa interesuje mnie osobiście. To mój ojciec, Zvi, w naszej winiarni w Izraelu. 7 lat temu wszczepiono mu zastawkę serca, podobną do tej, którą już pokazywałem. Nauka mówi, że zastawki psują się 10 lat po operacji. Nie ma co się dziwić, są zrobione ze starych, zużytych tkanek jak ten rozpadający się mur z cegły. Oczywiście, można z tej cegły zbudować nowy mur, ale to nie to samo. Amerykańska Agencja Leków i Żywności już w 2007 roku prosiła przedsiębiorstwa o poszukiwanie lepszych rozwiązań.
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.
Tak też zrobiliśmy. Postanowiliśmy sklonować 5 ludzkich genów produkujących ludzki kolagen typu I do transgenicznej odmiany tytoniu. Teraz roślina umie produkować ludzki kolagen, jak spod igły. To niezwykłe. To właśnie ma teraz miejsce. Obecnie w Izraelu uprawiamy ją na 25 000 m2 szklarni w całym kraju. Rolnicy dostają małe sadzonki tytoniu, które wyglądają jak zwykły tytoń, tyle że mają 5 ludzkich genów. Odpowiadają za produkcję kolagenu typu I. Rosną od 50 do 70 dni, po czym ścinamy liście i przewozimy w chłodnicach do fabryki. Tam rozpoczyna się proces izolowania kolagenu.
Now, if you ever made a pesto -- essentially, the same thing.
Jeśli ktoś robił pesto - to właśnie tak.
(Laughter)
(Śmiech)
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.
Gnieciesz liście i otrzymujesz sok kolagenowy. Koncentrujemy białko, przenosimy je do czystych środowisk dla ostatecznego czyszczenia i otrzymujemy kolagen identyczny z ludzkim, czysty, nowy, z którego wytwarzamy medyczne implanty: wypełniacze kości, jak przy poważnych złamaniach czy unieruchomieniu kręgów. A ostatnio nawet wprowadziliśmy na rynek europejski żel dla cukrzyków z owrzodzeniami stóp, który już dopuszczono do użytku klinicznego.
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.
To nie science fiction. To się dzieje teraz. Używamy roślin do wytwarzania medycznych implantów, które zastępują części ludzkie. Całkiem niedawno udało nam się wytworzyć włókna kolagenowe 6 razy silniejsze niż ścięgno Achillesa. To niesamowite.
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.
Razem z partnerami z Irlandii opracowaliśmy kolejną rzecz: dodanie rezyliny do tych włókien. W ten sposób otrzymaliśmy superwłókno: około 380% mocniejsze i 300% bardziej elastyczne. W przyszłości przy transplantacji sztucznych ścięgien albo wiązadeł wytworzonych z tych włókien efekt po operacji będzie nawet lepszy niż przed urazem.
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.
Co zatem niesie przyszłość? Wierzymy, że uda nam się wytwarzać nanobiologiczne bloki budulcowe dostarczane przez naturę - kolagen, nanocelulozę, rezylinę i wiele innych. Pozwoli nam to na tworzenie lepszych maszyn, nawet serca. Takie serce nie będzie jak od dawcy. Będzie lepsze. Będzie działać sprawniej i dłużej.
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.
Mój przyjaciel Zion Suliman powiedział mi kiedyś coś mądrego. Powiedział: "Jeśli szukasz nowego pomysłu, otwórz starą książkę". A ja mówię - ta książka jest już napisana. Była pisana przez 3 miliardy lat ewolucji. A tekstem jest DNA życia. Trzeba teraz tylko przeczytać ten tekst, przyjąć ten dar natury i rozpocząć postęp.
Thank you.
Dziękuję.
(Applause)
(Brawa)