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.
Două sute de ani de știință modernă. Trebuie să admitem că performanța noastră nu e extraordinară. Maşinăriile pe care le construim încă au probleme mecanice. Casele pe care le construim nu rezistă cutremurelor severe. Dar nu ar trebui să ne criticăm oamenii de știință, dintr-un motiv simplu: nu au avut prea mult timp. 200 de ani nu reprezintă prea mult timp, iar natura a avut 3 miliarde de ani pentru a perfecționa cele mai uimitoare materiale, pe care ne-am dori să le avem în posesie. Nu uitați, aceste materiale aduc o garanție a calității veche de trei miliarde de ani.
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.
Să luăm ca exemplu, arborii sequoia. Aceştia susțin sute de tone, timp de sute de ani, pe vreme rece, în climate calde, sub razele ultraviolete. Dacă analizați structura prin microscopia electron de înaltă rezoluție și vă întrebaţi din ce este făcută, în mod surprinzător, e compusă din zahăr. Nu chiar cel pe care-l folosim în ceai. Este, de fapt, o nanofibră numită celuloză nanocristalină. Raportat la greutatea sa, această celuloză nanocristalină este de 10 ori mai puternică decât oțelul. Și totuși, este făcută din zahăr.
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.
Oamenii de știință din întreaga lume cred că nanoceluloza va deveni unul dintre cele mai importante materiale din industrie. Dar este o problemă: să zicem că vrei să cumperi o jumătate de tonă de nanoceluloză pentru a face o barcă sau un avion. Ei bine, puteţi căuta pe Google, pe eBay sau chiar pe Alibaba. Nu o veți găsi. Desigur, veți găsi mii de lucrări științifice excelente, în care oamenii de știință laudă acest material extraordinar, ce poate fi folosit în multiple scopuri. Dar nici o sursă comercială.
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.
Așa că noi, la Universitatea Ebraică, împreună cu parteneri din Suedia, am hotărât să ne axăm pe dezvoltarea unui process la scară industrială pentru a produce această nanoceluloză. Și, desigur, nu am vrut să tăiem copaci. Aşa că am căutat altă sursă pentru materia primă, și am găsit-o în deșeurile din industria hârtiei. Motivul: acest material există din belșug. Doar Europa produce 11 milioane din acest material, anual. E echivalentul unui munte înalt de 3 km, cu o bază cât un teren de fotbal. Şi producem un asemenea munte în fiecare an. Deci pentru toată lumea este o problemă de mediu, iar pentru noi, este o mină de aur.
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.
Acum, producem nanoceluloză, la scară industrială, în Israel şi foarte curând și în Suedia. Putem face multe lucruri din acest material. De exemplu, am demonstrat că prin adăugarea unui mic procent de nanoceluloză în fibra de bumbac, cum este cea din cămașa mea, rezistența acesteia crește semnificativ. Astfel că nanoceluloza poate fi folosită pentru a realiza lucruri uimitoare, cum ar fi super-materialele pentru uz industrial și medical. Dar asta nu e tot. De exemplu, structuri care se autosusțin, autoportante, precum adăposturile din imagine, expuse acum la Bienala de Arhitectură de la Veneţia.
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?
Natura nu s-a rezumat la a face minuni doar în regatul plantelor. Gândiți-vă la insecte. De exemplu, puricii de pisică, pot sări cam de 100 de ori propria înălțime. Este uimitor. Este ca şi cum o persoană ar sta în mijlocul Insulei Libertății din New York, și dintr-o singură săritură, ar ajunge în vârful Statuii Libertății. Sigur, tuturor le-ar plăcea să facă asta. Astfel, întrebarea este: Cum fac puricii de pisică asta?
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.
Se pare că produc un material minunat, numit resilin. Pe scurt, resilinul, care este o proteină, e cel mai flexibil cauciuc de pe Pământ. Îl puteţi întinde, îl puteţi strivi, și nu eliberează energie aproape deloc în mediu. Când îi daţi drumul, pac! Înapoiază toată energia. Sunt sigur că toată lumea și-ar dori acest material. Dar avem o problemă: puricii sunt greu de prins.
(Laughter)
(Râsete)
Why? Because they are jumpy.
De ce? Pentru că sunt nervoși.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Dar acum, este suficient să prinzi unul. Acum îi putem extrage ADN-ul, putem înţelege cum produc puricii resilin şi îl putem clona într-un organism care sare mai puțin, precum o plantă. Asta am şi făcut. Acum avem capacitatea de a produce mult 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.
Echipa mea a hotărât să facă ceva cu adevărat tare la universitate. Ei au hotărât să combine cel mai puternic material produs de regnul vegetal cu cel mai elastic material produs de regatul insectelor: nanoceluloză cu resilin. Iar rezultatul este uimitor. Acest material, este de fapt, dur, flexibil și transparent. Se pot realiza multe lucruri cu acest material. De exemplu, următoarea generație de pantofi sport, ca să putem sări mai sus, să alergăm mai repede, chiar și ecrane tactile de calculatoare și telefoane inteligente, care nu se sparg.
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.
Din păcate, continuăm să inserăm implanturi sintetice în corpul nostru, pe care le lipim și le înșurubăm în noi. Și spun că aceasta nu este o idee bună. De ce? Pentru că ele eșuează. Materialul sintetic eșuează, precum această furculiță de plastic, care nu are rezistenţa necesară pentru performanța sa. Dar uneori, sunt prea rezistente, și astfel proprietățile lor mecanice nu se potrivesc cu țesutul ce le înconjoară.
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.
De fapt, motivul este mult mai important. Motivul este că în natură, nu există nimeni care îmi ia capul și mi-l înșurubează pe gât, sau îmi ia pielea și mi-o lipește pe corp. În natură, totul se autoasamblează. Astfel că fiecare celulă vie, indiferent că provine de la o plantă, de la o insectă sau de la o ființă umană, are un ADN care codifică unități nano-bio. De multe ori, acestea sunt proteine. Alteori, sunt enzime care produc alte materiale, precum polizaharide sau acizi grași. Trăsătura comună a acestor materiale este că nu au nevoie de nimeni. Ele se recunosc între ele și se auto-asamblează în structuri: schele pe care celulele se înmulțesc pentru a crea țesuturi. Ele se transformă în organe, și împreună creează viața.
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.
La Universitatea Ebraică, acum 10 ani, am hotărât să ne concentrăm asupra celui mai important biomaterial pentru omenire, și anume colagenul. De ce colagenul? Deoarece el reprezintă cam 25% din masa noastră uscată, nu avem nimic în cantitate mai mare în corp decât colagenul, exceptând apa. Așa că, îmi place să spun că oricine se ocupă cu înlocuirea unor părți ale corpului uman și-ar dori să aibă colagen.
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.
Desigur, înainte să începem proiectul existau deja peste 1.000 de implanturi medicale realizate din colagen. Ca umplutura dermică pentru reducerea ridurilor, mărirea buzelor, și alte implanturi medicale sofisticate, precum valvele cardiace. Atunci care este problema? Ei bine, problema este sursa. Tot acel colagen provine, de fapt, de la cadavre: porcine și bovine moarte și chiar de la cadavre umane. Astfel, siguranța este o mare problemă. Dar nu este singura. Mai este și calitatea.
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.
Aici am un interes personal. Acesta este tatăl meu, Zvi, la fabrica noastră de vinuri din Israel. O valvă cardiacă, foarte asemănătoare cu cea pe care v-am arătat-o mai devreme i-a fost implantată în corp acum 7 ani. Literatura științifică spune că valvele cardiace încep să cedeze la 10 ani după operație. Nici nu-i de mirare: sunt realizate din țesuturi vechi, uzate, precum acest zid din cărămizi, care stă să cadă. Da, desigur, pot lua acele cărămizi pentru a construi un zid nou. Dar nu va fi la fel. Astfel, Administraţia SUA pentru Alimentaţie şi Medicamente a trimis o notificare încă din 2007, cerând companiilor să înceapă căutarea de alternative mai bune.
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.
Exact asta am făcut noi. Am decis să clonăm toate cele cinci gene umane care produc colagenul de tip I în oameni într-o plantă transgenică de tutun. Acum planta are capacitatea de a produce colagen uman nou-nouț, neatins. Este uimitor. De fapt, se întâmplă chiar acum. Astăzi, în Israel, îl cultivăm pe o suprafaţă de 25.000 de metri pătrați, în sere din toată ţara. Fermierii primesc răsaduri mici de tutun. Arată exact ca tutunul obișnuit, doar că are cinci gene umane. Ele sunt responsabile de producerea colagenului de tip I. Le creștem timp de 50-70 de zile, recoltăm frunzele, iar apoi, frunzele sunt duse de camioane cu sistem de răcire către fabrică. Acolo, începe procesul de extragere al colagenului.
Now, if you ever made a pesto -- essentially, the same thing.
Dacă ați făcut vreodată pesto, este cam același lucru.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Prin zdrobirea frunzelor, se obţine sucul ce conține colagenul. Concentrăm proteina, o transferăm în încăperi sterile pentru purificarea finală, obţinând un colagen identic cu cel din corpul nostru, neatins, nou-nouț și din care se fac diferite implanturi medicale: de exemplu, de reconstrucție osoasă, pentru fracturi severe, fuziuni spinale. Și mai recent, am reușit să lansăm pe piață, aici în Europa, un gel fluid folosit pentru ulceraţiile specifice piciorului diabetic, ce a primit aprobarea de utilizare în instituţiile medicale.
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.
Nu este o poveste ştiinţifico-fantastică. Se întâmplă chiar acum. Folosim plante pentru a crea implanturi medicale, pentru a înlocui părți din corpul uman. De fapt, recent, am reușit să creăm fibre de colagen de 6 ori mai rezistente decât tendonul lui Ahile. Este uimitor.
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.
Împreună cu partenerii din Irlanda, ne-am gândit la următorul lucru: să adăugăm resilin în aceste fibre. Făcând asta, am reușit să creăm o superfibră care este cu 380% mai rezistentă, și cu 300% mai flexibilă. În viitor, în mod surprinzător, un pacient cu transplant de tendon sau ligament realizat din aceste fibre, va avea rezultate mai bune după operație decât înainte de accident.
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.
Deci, ce va fi în viitor? În viitor, credem că vom putea realiza multe unități nano-bio oferite de natură: colagen, nanoceluloză, resilin și multe altele. Ele ne vor permite să facem mecanisme mai bune, mai performante, chiar și o inimă. Inima aceasta nu va fi la fel ca cea primită de la un donator Va fi mai bună. Chiar va funcţiona mai bine și va rezita mai mult.
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.
Prietenul meu Zion Suliman mi-a spus cândva un lucru inteligent. El a spus: „Dacă vrei o idee nouă, ar trebui să deschizi o carte veche.” Și vă spun că această carte a fost scrisă. A fost scrisă de-a lungul a 3 miliarde de ani de evoluție. Iar textul este ADN-ul vieții. Tot ce avem de făcut este să citim textul, să primim darul naturii şi să progresăm bazându-ne pe el.
Thank you.
Vă mulţumesc.
(Applause)
(Aplauze)