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.
Сучасній науці 200 років. Нам потрібно погодитись, що наша ефективність не є чудовою Сконструювані машини продовжують зазнавати механічних пошкоджень. Збудовані будинки не витримують важких землетрусів. Але ми не повинні критично ставитися до наших вчених з простої причини: вони не мали достатньо часу. 200 років - це не багато, в той час, як у природи було 3 млрд. років, щоб вдосконалити деякі найдивовижніші матеріали, якими ми хотіли б володіти. Пам'ятайте, гарантія якості цих матеріалів становить 3 млрд. років.
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.
Візьмемо, для прикладу, секвої. Ці велетні живуть сотні років у холодній погоді, у теплому кліматі, при ультрафіолеті. Якщо поглянути на їх структуру під електронним мікроскопом і задатися питанням, з чого ж вони зроблені, відповідь несподівана — із цукру. Ну, не з такого, який ми п'ємо у чаї. Це нановолокно, так звана нанокристалічна целюлоза. Ця нанокристалічна целюлоза настільки міцна, що в десять разів міцніша за сталь, хоча і зроблена з цукру.
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.
Вчені всього світу вважають, що наноцелюлоза буде одним з набільш важливих матеріалів для промисловості. Але є проблема. Скажімо, ви хочете купити півтонни наноцелюлози, щоб побудувати корабель або літак. Можете шукати в Google, можете на eBay, можете навіть на Alibaba. Ви не знайдете її. Звичайно, ви знайдете тисячі наукових статей. Чудових статей, в яких вчені вихвалюють цю речовину, та безліч речей, які можна зробити з неї. Але ніяких комерційних джерел.
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.
Ми в Єврейському університеті разом із колегами зі Швеції вирішили сфокусуватися на розробці процесу промислового масштабу, щоб виробляти наноцелюлозу. Звичайно, ми не хотіли рубати дерева. Тому ми почали шукати альтернативне джерело сировини, і ми знайшли його — відходи паперової промисловості. Причина— їх дуже багато. Тільки в Європі набирається 11 мільйонів тонн відходів щорічно. Це еквівалентно трьохкілометровій горі площею з футбольне поле. І ми виробляємо таку гору щороку. Для всіх це екологічна проблема, а для нас це золота 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.
На даний час у промислових масштабах наноцелюлоза виробляється у Ізраїлі, а незабаром і в Швеції. Можна робити безліч речей з цього матеріалу. Для прикладу, ми довели, що, якщо додати лише трішки наноцелюлози у бавовняну тканину, та, з якої зроблена моя сорочка, її міцність різко зростає. Це можна використовувати для виробництва дивовижних речей, як-от: супертканини для промислових і медичних цілей. Але це не єдина річ. Наприклад, конструкції, які самостійно рухаються, на зразок тих навісів, що ви зараз бачите, сьогодні демонструються на Венеціанській виставці архітектури.
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?
Але природа не обмежується чудесами рослинного світу. Подумайте про комах. Котячі блохи, наприклад, вміють стрибати в сто разів вище свого росту. Це дивовижно. Це те саме, якби людина, стоячи в центрі острову Свободи у Нью Йорку, одним стрибком опинилася на вершині статуї Свободи. Впевнений, що всі хотіли б зробити це. Питання в наступному: як блохам це вдається?
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.
Виявляється, вони створюють чудову речовину, так званий резилін. Простими словами, резилін - це білок, який є найбільш еластичною гумою на Землі. Ви можете розтягувати його, можете стискати, і він не віддасть майже ніякої енергії в навколишнє середовище. Але коли ви його відпустите - бац! Він повертає всю енергію. Впевнений, що всі хотіли б мати такий матеріал. Але є проблема: ловити бліх досить важко.
(Laughter)
(Сміх)
Why? Because they are jumpy.
Чому? Тому що вони стрибають.
(Laughter)
(Сміх)
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.
Сьогодні вистачить спіймати лише одну. В даний час ми можемо отримати її ДНК і розшрифтувати, як вони виробляють резилін, і клонувати його в який-небудь нестрибучий організм, наприклад, в рослину. Це ми і зробили. Сьогодні у нас є можливість виробляти велику кількість резиліну.
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 університеті вирішила зробити щось дійсно круте. Вони вирішили об'єднати найміцніший матеріал, вироблений рослинами, з найеластичнішим матеріалом, виробленим комахами, наноцелюлозу і резилін. Результати неймовірні! Цей матеріал, по суті, є жорстким, еластичним і прозорим. Є багато речей, які можуть бути зроблені з цьго матеріалу. як-от, наступне покоління спортивного взуття, так що, ми зможемо стрибати вище, і бігти швидше. І навіть сенсорні екрани для комп'ютерів і смартфонів, які не розбиватимуться.
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 тому, що ми продовжуємо імплантувати синтетичні матеріали в наше тіло, щось вклеюємо і вкручуємо в себе. І я хочу сказати, що це погана ідея. Чому? Тому що вони підводять. Синтетика ламається, як ця пластикова виделка, вони недостатньо міцні. Але іноді вони занадто міцні, тому їх механічні характеристики не підходять до оточуючих живих тканин.
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.
Але насправді причина більш фундаментальна. Причина в тому, що в природі немає нічого такого, що фактично вкручує голову в шию або приклеює шкіру до мого тіла. У природі все самоорганізовується. Кожна жива клітина, неважливо чи рослини, чи комахи чи людини, має структуру ДНК, що кодує нанобіо будівельні блоки. Частіше це білки. Іноді це ферменти, які створюють інші речовини, такі як полісахариди, жирні кислоти. А спільною рисою для всіх матеріалів є те, що вони не мають потреби ні в чому. Вони розпізнають один одного і об'єднуються в структури - особливі каркаси, на яких розростаються клітки, щоб створювати тканини. Вони розвиваються в органи і разом дають життя.
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 років тому в Єврейському університеті ми вирішили сфокусуватися на найбільш важливому для людей біоматеріалі, колагені. Чому колаген? Тому що він становить близько 25% сухої маси тіла. У нашому тілі лише води більше, ніж колагену. Як я завжди кажу, будь-який імплантат в людському тілі повинен містити колаген.
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.
Правда, перш ніж ми почали наш проект, вже існувало понад тисячу імплантатів, зроблених з колагену. Наприклад, такі прості речі, як шкірні наповнювачі для зменшення зморшок, для збільшення губ, та інші, більш складні, медичні імплантати, такі як серцеві клапани. У чому ж проблема? А проблема в джерелі. Джерело всього колагену це фактично мертві тіла: мертві свині і корови, і навіть людські трупи. Тому безпека дуже важлива. Але це ще не все. Ще якість.
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.
І тут у мене є власний інтерес. Це мій батько, Цві, на нашій виноробні в Ізраїлі. Серцевий клапан, дуже схожий до того, що я показав вам раніше, був йому імплантований 7 років тому. У науковій літературі зазначається, що такі серцеві клапани починають відмовляти через 10 років після операції. Не дивно, адже вони зроблені зі старих тканин, як, наприклад, ця цегляна стіна, що розвалюється. Звичайно, я можу взяти ці цеглини і побудувати нову стіну. Але вона вже не буде такою самою. Управління з контролю за продуктами і ліками в США зробило заяву вже в 2007 році, в якій просило компанії почати шукати кращі альтернативи.
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.
І ось що ми зробили. Ми вирішили клонувати всі п'ять людських генів, відповідальних за створення колагену першого типу, в трансгенні рослини тютюну. Тепер рослина має можливість виробляти чистий людський колаген, недоторканий. Це дивовижно! Насправді, це відбувається і тепер. Сьогодні в Ізраїлі ми вирощуємо його в теплицях на 25 000 квадратних метрах по всій країні. Фермери отримують невеликі проростки тютюну. Вони виглядають так, як і звичайний тютюн, але містять в собі п'ять генів людини. Вони відповідальні за створення колагену I-го типу. Ми вирощуємо їх протягом 50-70 днів, потім збираємо листя, а згодом листя транспортується на фабрику у вантажівках-холодильниках. І вже там починається процес отримання колагену.
Now, if you ever made a pesto -- essentially, the same thing.
Якщо ви коли-небудь робили соус песто, то, по суті, процес такий самий.
(Laughter)
(Сміх)
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.
Розчавивши листя, ви отримаєте сік, який містить колаген. Ми концентруємо білок, переміщаємо в чисті приміщення для остаточного очищення, і в результаті отримуємо колаген, ідентичний тому, що є в нашому тілі, недоторканий, абсолютно новий, з якого ми можемо робити різні медичні імплантати: наприклад, наповнювачі для кісткових порожнин для лікування важких переломів та операцій на хребті. А зовсім недавно нам навіть вдалося запустити на ринок в Європі рідкий гель для лікування діабетичних виразок стопи. Гель вже схвалений для використання в клініці.
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.
Все це не наукова фантастика. Це відбувається зараз. Ми використовуємо рослини для виробництва медичних імплантатів для відновлення частин тіла людини. Насправді, зовсім недавно ми змогли створити колагенові волокна, які в шість разів міцніші ахіллесового сухожилля. Це дивовижно!
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.
Разом з нашими партнерами з Ірландії ми думали про наступну річ: а якщо додати резилін в ці волокна. Зробивши це, ми зможемо створити суперволокно, яке на 380% міцніше, і на 300% еластичніше. В майбутньому, як не дивно, коли пацієнтові пересадять штучні сухожилля або зв'язки, зроблені з цих волокон, ми будемо мати кращий результат після операції, ніж ми мали до травми.
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 що ж в майбутньому? Ми віримо, що в майбутньому ми зможемо створити безліч нанобіо будівельних блоків, які природа надала нам: колаген, наноцелюлоза, резилін і безліч інших. Це дозволить нам створювати покращені, більш ефективні механізми і навіть серце. Це серце не буде таким же, як те, яке ми отримаємо від донора. Воно буде кращим. Насправді, воно буде працювати краще і служитиме довше.
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.
Мій друг, Ціон Суліман, одного разу сказав мені одну розумну річ. Він сказав: «Якщо тобі потрібна нова ідея, просто відкрий стару книжку». І я хочу сказати, що така книга була написана. Написана еволюцією за 3 млрд. років. Текст цієї книги - ДНК життя. Все, що нам потрібно, це прочитати цей текст, прийняти дар природи для нас і прогресувати, починаючи з цього часу
Thank you.
Дякую за увагу!
(Applause)
(Оплески)