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.
Duzentos anos de ciência moderna. Temos que reconhecer que o nosso desempenho não é grande coisa. As máquinas que construímos continuam a sofrer avarias mecânicas. As casas que construímos não resistem a sismos fortes. Mas não devemos ser muito críticos dos nossos cientistas por uma simples razão: eles não tiveram muito tempo. Duzentos anos não é muito tempo, enquanto a Natureza teve três mil milhões de anos para aperfeiçoar alguns dos materiais mais espantosos, que gostaríamos de ter na nossa posse. Não se esqueçam de que estes materiais têm uma garantia de qualidade de três mil milhões de anos.
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.
Vejam, por exemplo, as sequoias. Transportam centenas de toneladas durante centenas de anos em tempo frio, em climas quentes, na luz ultravioleta. Mas, se olharem para a estrutura a um microscópio eletrónico de alta resolução e se interrogarem, de que será feito. Surpreendentemente, é feito de açúcar. Bem, não exatamente o que bebemos no chá. Na verdade, é uma nanofibra chamada celulose nanocristalina. Esta celulose nanocristalina é muito forte, no que se refere ao peso, é 10 vezes mais forte que o aço. No entanto, é feita de açúcar.
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.
Os cientistas, de todo o mundo, acham que a nanocelulose vai ser um dos materiais mais importantes para todas as indústrias. Mas há um problema: digamos que queremos comprar meia tonelada de nanocelulose para construir um barco ou um avião. Podemos ir ao Google, ao eBay, podemos até ir ao Alibaba. Não a encontramos. Claro que vamos encontrar milhares de artigos científicos — artigos estupendos, em que os cientistas dizem que isto é um material ótimo, podemos fazer coisas ótimas com ele. Mas não temos uma fonte 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 isso, aqui na Universidade Hebraica, em conjunto com os nossos parceiros na Suécia, decidimos concentrarmo-nos no desenvolvimento de um processo à escala industrial para produzir esta nanocelulose. Claro, não queríamos cortar as árvores. Por isso, procurámos outra origem para esta matéria-prima. e encontrámos uma — os desperdícios da indústria do papel. A razão: há uma montanha deles. Só a Europa produz 11 milhões de toneladas por ano É o equivalente a uma montanha com três quilómetros de altura, assente num campo de futebol. Produzimos uma montanha destas todos os anos. Portanto, é um problema ecológico para toda a gente. Para nós, é uma mina de ouro.
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.
Agora estamos a produzir nanocelulose à escala industrial em Israel e, muito em breve, na Suécia. Podemos fazer imensas coisas com o material. Por exemplo, demonstrámos que, adicionando apenas uma pequena percentagem de nanocelulose às fibras de algodão, como as da minha camisa, a sua força aumenta drasticamente. Portanto, isso pode ser usado para fazer coisas surpreendentes, como supertecidos para aplicações industriais e médicas. Mas isto não é a única coisa. Por exemplo, estruturas autónomas e autossuficientes, como os abrigos que estão a ver, que estão agora em exposição na Bienal de Arquitetura de Veneza.
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?
A Natureza não limitou as suas maravilhas ao reino vegetal. Pensem nos insetos. As pulgas dos gatos, por exemplo, conseguem saltar a cerca de cem vezes a sua altura. É espantoso! É o equivalente a uma pessoa estar no meio da Ilha da Liberdade, em Nova Iorque e, num único salto, chegar ao topo da estátua da Liberdade. Certamente que toda a gente gostaria de fazer isso. Portanto, perguntamos: Como é que as pulgas dos gatos fazem isso?
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.
Acontece que elas fabricam um material espantoso que se chama resilina. Em palavras simples, a resilina, que é uma proteína, é a borracha mais elástica da Terra. Podemos esticá-la, podemos comprimi-la, ela não perde quase nenhuma energia para o ambiente. Quando a libertamos — snap! recupera toda a energia. Tenho a certeza de que todos gostariam de ter este material. Mas há um problema: é difícil apanhar as pulgas dos gatos.
(Laughter)
(Risos)
Why? Because they are jumpy.
Porquê? Porque saltam muito.
(Laughter)
(Risos)
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.
Mas basta apanhar uma. Podemos extrair-lhe o ADN, ler como as pulgas dos gato fabricam a resilina, e cloná-la num organismo menos saltador, como uma planta. Foi o que fizemos. Agora podemos produzir imensa 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.
A minha equipa decidiu fazer uma coisa gira na universidade. Decidiram combinar o material mais forte produzido pelo reino vegetal com o material mais elástico produzido pelo reino animal — a nanocelulose com a resilina. O resultado é fantástico. Este material é rijo, elástico e transparente. Portanto, há montes de coisas que podemos fazer com este material. Por exemplo, os sapatos desportivos da próxima geração, para podermos saltar mais alto, correr mais depressa. Até os ecrãs tácteis para computadores e smartphones que não se quebrarão.
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.
Temos um problema: continuamos a implantar implantes sintéticos no nosso corpo, que colamos e aparafusamos no corpo. Vou dizer que não é uma boa ideia. Porquê? Porque eles têm falhas. Estes materiais sintéticos têm falhas, tal como este garfo de plástico que não é suficientemente forte para o seu desempenho. Por vezes, são demasiado fortes e, portanto, as suas propriedades mecânicas não se adequam aos tecidos que os rodeiam.
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.
Mas a verdade ainda é mais fundamental. A razão é que, na Natureza, não há ninguém que agarre na minha cabeça e a aparafuse ao meu pescoço ou agarre na minha pele e a cole ao meu corpo. Na Natureza, todas as coisas se organizam autonomamente. Por isso, todas as células vivas, quer provenham de uma planta, de um inseto ou de um ser humano, têm um ADN que codifica os blocos de construção nanobiológicos. Muitas vezes, são proteínas. Outras vezes, são enzimas que fabricam outros materiais, como os polissacarídeos, os ácidos gordos, E a característica comum a todos estes materiais é que não precisam de ninguém. Reconhecem-se uns aos outros e auto-organizam-se em estruturas — esqueletos nos quais proliferam células para produzir tecidos, que se desenvolvem em órgãos e, em conjunto, criam 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 isso, na Universidade Hebraica, há 10 anos, decidimos concentrar-nos no material biológico que, provavelmente, é o mais importante para os seres humanos, ou seja, o colagénio. Porquê o colagénio? Porque o colagénio é responsável por cerca de 25% do nosso peso seco. Só temos colagénio, para além da água, no nosso corpo. Por isso, gosto sempre de dizer que, quem estiver na substituição de partes dos seres humanos gostaria de ter colagénio.
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.
Sabíamos, antes de iniciar o nosso projeto, que já havia mais de 1000 implantes médicos feitos de colagénio. Coisas simples, como o preenchimento cutâneo para reduzir as rugas, o aumento dos lábios, e outros implantes médicos, mais sofisticados, como as válvulas do coração. Então, qual é o problema? O problema está na origem. A origem de todo este colagénio é proveniente de cadáveres; porcos mortos, vacas mortas e até cadáveres humanos. Portanto, a segurança é um grande problema. Mas não é a única coisa. É também a qualidade.
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.
Ora bem, aqui tenho um interesse pessoal. Este é o meu pai, Zvi, na nossa adega, em Israel. Há sete anos, recebeu um implante de uma válvula de coração, muito semelhante à que vos mostrei há bocado. A literatura científica diz que estas válvulas começam a falhar 10 anos depois da operação. Não admira, são feitas de tecidos velhos, usados, como esta parede feita de tijolos que está a desmoronar-se. Claro que posso agarrar nestes tijolos e construir uma parede nova. Mas não vai ser a mesma coisa. Por isso a Food and Drug Administration norte-americana publicou um anúncio, em 2007, pedindo às empresas para começarem a procurar alternativas melhores.
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.
Foi o que fizemos. Decidimos clonar os cinco genes humanos responsáveis pelo fabrico do colagénio tipo I nos seres humanos numa planta de tabaco transgénica. A planta ficou com a capacidade de fazer colagénio humano, novinho em folha, sem ter sido tocado. É sensacional. Está a acontecer neste momento. Hoje, em Israel, cultivamo-la em dois hectares e meio de estufas por todo o país. Os agricultores recebem pequenos pés de tabaco. Parece-se exatamente com o tabaco vulgar, com a única diferença de que têm cinco genes humanos. São responsáveis por criar colagénio Tipo I. Ao fim de 50 a 70 dias colhemos as folhas, que depois são transportadas em camiões frigoríficos para a fábrica. Aí, começa o processo de extrair o colagénio.
Now, if you ever made a pesto -- essentially, the same thing.
Se já fizeram um "pesto", é essencialmente a mesma coisa.
(Laughter)
(Risos)
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.
Esmagamos as folhas, obtemos o sumo que contém o colagénio. Concentramos a proteína, transferimos a proteína para salas limpas para a purificação final e o resultado é um colagénio idêntico ao que temos no corpo — sem ser tocado, novinho em folha e a partir do qual fabricamos diversos implantes médicos, para encher buracos nos ossos, por exemplo, para fraturas graves de ossos, para fusão espinhal. Mais recentemente, lançámos no mercado, aqui na Europa, um gel fluido que se usa nas úlceras dos pés dos diabéticos, que já está aprovado para uso em clínicas.
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.
Isto não é ficção científica. Isto está a acontecer agora. Estamos a usar plantas para fazer implantes médicos para substituir partes dos seres humanos. Na verdade, mais recentemente, conseguimos fabricar fibras de colagénio que são seis vezes mais fortes do que o tendão de Aquiles. É espantoso.
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.
Juntamente com os nossos parceiros da Irlanda, pensámos na coisa seguinte: adicionar resilina a essas fibras. Ao fazê-lo, conseguimos criar uma superfibra que é cerca de 380% mais forte, e 300% mais elástica. Estranhamente, no futuro, quando se faz um transplante num doente com tendões ou ligamentos artificiais feitos a partir destas fibras, teremos um melhor desempenho depois da cirurgia do que tínhamos antes do acidente.
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.
E então o futuro? No futuro, cremos ser capazes de fazer muitos blocos de construção nanobiológicos que a Natureza nos proporcionou — colagénio, nanocelulose, resilina e muitos mais. Isso permitir-nos-á ter máquinas melhores com um desempenho melhor, até mesmo o coração. Mas esse coração não vai ser o mesmo que o que obtemos de um doador. Será melhor. Terá um desempenho melhor e durará mais tempo.
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.
O meu amigo Zion Suliman disse-me uma vez uma frase sábia: "Se quiseres uma ideia nova, "tens que abrir um livro antigo". E eu vou dizer que esse livro já foi escrito. Foi escrito há mais de três mil milhões de anos de evolução. E o texto é o ADN da vida. A única coisa que temos que fazer é ler esse texto, aproveitar os presentes que a Natureza nos deu e começar o nosso progresso a partir daí.
Thank you.
Obrigado.
(Applause)
(Aplausos)