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.
Современной науке двести лет. Мы должны признать, что наша эффективность не высока. Создаваемые нами машины страдают от технических ошибок. Построенные нами дома рушатся из-за землетрясений. Но мы не должны критически относиться к нашим учёным по одной причине: у них не было достаточно времени. Двести лет — это маленький срок, ведь у природы было три миллиарда лет, чтобы совершенствовать те удивительные вещества, которые мы бы хотели иметь в своём распоряжении. Помните, эти вещества несут на себе гарантию качества сроком в три миллиарда лет.
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.
Например, секвойи. Эти громадины живут сотни лет в холодной погоде, в засушливом климате, при ультрафиолете. Если взглянуть на их структуру под электронным микроскопом и задаться вопросом, из чего же они сделаны, то ответ будет неожиданным — из сахара. Но не такого, который мы кладём в чай. Это нановолокна, называемые нанокристаллической целлюлозой. Эта нанокристаллическая целлюлоза в десять раз прочнее стали, хотя и сделана из сахара.
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.
Учёные всего мира считают, что наноцеллюлоза станет одним из главных материалов для всей промышленности. Но есть и проблема. Скажем, вы хотите купить полтонны наноцеллюлозы, чтобы построить корабль или самолёт. Можете искать в Google, можете на eBay, можете даже попробовать Alibaba. Но вы не найдёте её. Конечно, вы отыщете тысячи научных статей. Отличных статей, в которых учёные расхваливают это вещество, говорят, как много из него можно сделать. Но никаких коммерческих источников.
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.
Мы в Еврейском университете вместе с коллегами из Швеции решили сфокусироваться на разработке процесса промышленного масштаба для производства наноцеллюлозы. Конечно же, мы не хотели рубить деревья. Мы начали искать альтернативный источник сырья. И мы нашли его — отходы бумажной промышленности. Причина — их очень много. Только в Европе этих отходов набирается 11 миллионов тонн ежегодно. Это эквивалентно трёхкилометровой горе с основанием с футбольное поле. И мы производим такую гору каждый год. И в то время как для всех это экологическая проблема, для нас это золотая жила.
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.
Сегодня мы производим наноцеллюлозу в промышленных масштабах в Израиле, а совсем скоро будем и в Швеции. Мы можем делать множество вещей с этим материалом. Например, мы показали, что при добавлении лишь небольшого процента наноцеллюлозы в хлопковую ткань, например, в такую, из которой сделана моя рубашка, её прочность возрастает в разы́. Это можно использовать для производства удивительных вещей, таких как суперткани для промышленных и медицинских применений. Но это ещё не всё. Например, самостоятельные несущие конструкции вроде тех навесов, что вы сейчас видите, сегодня демонстрируются на Венецианской выставке архитектуры.
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?
Но чудеса природы не ограничиваются растительным миром. Подумайте о насекомых. Кошачьи блохи, например, умеют прыгать в сто раз выше своего роста. Удивительно! Это равносильно тому, что человек, стоящий в центре острова Свободы в Нью-Йорке, за один прыжок запрыгнул бы на вершину статуи Свободы. Несомненно, каждый хотел бы так уметь. Вопрос в следующем: как блохи это делают?
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.
Оказывается, они создают замечательное вещество, называемое «резилин». Простыми словами, белок резилин — самая эластичная резинка на Земле. Вы можете растягивать его, можете сжимать, и он не отдаст почти никакой энергии в окружающую среду. Но когда вы его отпустите — бац! Он отдаёт всю энергию назад. Я уверен, все хотели бы иметь такой материал. Но есть проблема: ловить блох довольно тяжело.
(Laughter)
(Смех)
Why? Because they are jumpy.
Почему? Потому что они прыгучие.
(Laughter)
(Смех)
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.
Сейчас достаточно поймать лишь одну. Сейчас мы можем извлечь ДНК блохи, чтобы узнать, как они производят резилин, и клонировать его в какой-нибудь непрыгучий организм, например в растение. Это мы и сделали. Сегодня у нас есть возможность производить большое количество резилина.
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.
Моя команда в университете решила сделать нечто действительно крутое. Они решили объединить самый прочный материал, производимый растениями, с самым эластичным материалом, производимым насекомыми, — наноцеллюлозу и резилин. Результаты невероятны! Получившееся вещество твёрдое, эластичное и прозрачное. Оно может использоваться во многих сферах. Например, в следующем поколении спортивной обуви, так что мы сможем прыгать выше, бежать быстрее. И даже производить новые небьющиеся экраны для компьютеров и смартфонов.
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.
Проблема в том, что мы продолжаем имплантировать синтетические материалы в наше тело, что-то вклеивать и вкручивать в себя. На мой взгляд, это плохая идея. Почему? Потому что они подводят. Синтетические материалы ломаются, как эта пластиковая вилка, они недостаточно прочные. Но иногда они излишне прочны, поэтому их механические характеристики не подходят к окружающим их живым тканям.
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.
Но на самом деле причина более фундаментальна. Причина в том, что в природе нет ничего такого, что фактически вкручивает голову в шею или приклеивает кожу к моему телу. В природе всё едино. Каждая живая клетка, будь то часть растения, насекомого или человека, имеет структуру ДНК, которая кодирует нано-био строительные блоки. В большинстве своём это белки́. Иногда это ферменты, которые создают другие вещества, такие как полисахариды, жирные кислоты. Основная особенность всех этих материалов в том, что они не нуждаются ни в чём. Они распознают друг друга и объединяются в структуры — особые каркасы, на которых разрастаются клетки, чтобы производить ткани. Они развиваются в органы и вместе дают жизнь.
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 лет назад мы в Еврейском университете решили сфокусироваться на наиболее важном для людей биоматериале. На коллагене. Почему именно коллаген? Потому что он составляет около 25% от сухой массы тела. В нашем теле лишь воды больше, чем коллагена. Я всегда хотел сказать, что любой имплантат в человеческом теле должен содержать коллаген.
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.
Надо признать, перед тем, как мы начали наш проект, уже существовало более тысячи имплантатов, сделанных из коллагена. Например, такие простые вещи, как кожные наполнители для уменьшения морщин, увеличители губ и другие, более сложные, медицинские имплантаты, такие как сердечные клапаны. В чём же проблема? А проблема в источнике. Источник всего коллагена — это фактически мёртвые тела: мёртвые свиньи и коровы, даже человеческие трупы. Поэтому безопасность очень важна. Но это ещё не всё. Важно ещё и качество.
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.
И здесь у меня есть персональный интерес. Это мой отец, Цви, на нашей винодельне в Израиле. Сердечный клапан, очень похожий на тот, что я вам показывал ранее, был ему имплантирован 7 лет назад. В научной литературе говорится, что такие сердечные клапаны начинают отказывать через 10 лет после операции. Неудивительно, ведь они сделаны из старых тканей, как, например, эта разваливающаяся кирпичная стена. Конечно, я могу взять эти кирпичи и построить новую стену. Но она уже не будет той же. Управление по контролю за продуктами и лекарствами в США в 2007 году выпустило уведомление, в котором просило компании начать искать лучшие альтернативы.
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.
И вот что мы сделали. Мы решили клонировать все пять человеческих генов, ответственных за создание коллагена первого типа, в трансгенное растение табака. Теперь растение имеет возможность производить чистый человеческий коллаген, нетронутый. Это удивительно! Это происходит прямо сейчас. Сегодня в Израиле мы выращиваем его в теплицах на 25 000 квадратных метров по всей стране. Фермеры получают небольшие проростки этого табака. Они выглядят также, как и обычный табак, но содержат в себе пять генов человека. Они ответственны за производство коллагена первого типа. Их мы выращиваем в течение 50–70 дней, затем собираем листья. Затем листья транспортируются на фабрику в грузовиках-холодильниках. И уже там начинается процесс получения коллагена.
Now, if you ever made a pesto -- essentially, the same thing.
Если вы когда-либо делали соус песто, то, по сути, процесс тот же самый.
(Laughter)
(Смех)
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.
Вы давите листья, получаете сок, содержащий коллаген. Мы концентрируем белок, транспортируем в чистые помещения для финальной очистки и в результате получаем коллаген, идентичный тому, что есть в нашем теле, — совершенно новый, нетронутый, из которого мы можем делать медицинские имплантаты: например, наполнители для костных пустот для лечения тяжёлых переломов, операций на позвоночнике. Относительно недавно нам удалось запустить на рынок в Европе текучий гель, используемый для лечения диабетических язв стопы. Гель уже одобрен для использования в больницах.
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.
Всё это не научная фантастика. Это происходит прямо сейчас. Мы используем растения для производства медицинских имплантатов для восстановления частей тела человека. А относительно недавно мы смогли создать коллагеновые волокна, которые в шесть раз прочнее ахиллова сухожилия. Это потрясающе!
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.
Вместе с нашими партнёрами в Ирландии мы думаем над следующим шагом: над добавлением резилина в эти волокна. Сделав это, мы сможем создать суперволокно, которое на 380% прочнее и на 300% эластичнее. В будущем, как ни странно, когда пациенту пересадят искусственные сухожилия или связки, сделанные из таких волокон, он будет более эффективен и производителен после операции, чем до травмы.
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.
Так что же в будущем? Мы верим, что в будущем мы сможем создать множество нано-био строительных блоков, которые природа предоставила нам: коллаген, наноцеллюлоза, резилин и множество других. Это позволит нам создавать улучшенные, более эффективные механизмы и даже сердце. Это сердце не будет таким же, как если бы мы получили его от донора. Оно будет лучше. На самом деле оно будет работать лучше и прослужит дольше.
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.
Мой друг, Цион Сулиман, однажды сказал мне одну умную фразу. Он сказал: «Если тебе нужна новая идея, просто открой старую книгу». И такая книга была написана. Написана эволюцией длиною в три миллиарда лет. Текст этой книги — ДНК жизни. Всё, что нам нужно, это прочитать этот текст, принять дары природы и начать наш прогресс.
Thank you.
Спасибо за внимание.
(Applause)
(Аплодисменты)