Fiorenzo Omenetto: Hedvábí, historický materiál budoucnosti

Děkuji. Jsem nadšený, že jsem tu s vámi. Chtěl bych hovořit o novém starém materiálu, který nás nepřestává uchvacovat a který může mít vliv na způsob našeho uvažování o materiální vědě, složité technologii -- a možná, během toho, také udělat něco pro medicínu a pro globální zdraví a pomoci zalesňování. Tedy, to je docela odvážné prohlášení. Povím vám trochu víc. Tento materiál má ve skutečnosti některé rysy, zdající se až příliš dobré na to, aby byly skutečné. Je udržitelný; je to udržitelný materiál, který se zpracovává ve vodě při pokojové teplotě -- a okamžitě podléhá rozkladu, takže ho můžete okamžitě pozorovat rozpouštět se ve sklenici vody nebo ho mít stabilní dlouhé roky. Je poživatelný, je implantovatelný do lidského těla, anižby způsoboval imunitní reakci. Ve skutečnosti se v těle rozpouští. A je technologický, takže dokáže dělat věci stejně jako mikroelektronika, a možná i fotonika. A ten materiál vypadá nějak takto. Popravdě jak vidíte, tento materiál je čistý a průhledný. Stavebními prvky tohoto materiálu jsou jen voda a protein.

Takže takový materiál je hedvábí. Je tedy trochu jiný, než jak jsme zvyklí smýšlet o hedvábí. Otázkou tedy je, jak můžete přetvořit něco, co už je na světě kolem 5 tisíc let? Proces vynalézání je povšechně inspirován přírodou. Žasneme nad housenkami bource morušového; tady bourec morušový splétá své vlákno. Ta housenka dělá pozoruhodnou věc: používá tyto dva prvky, protein a vodu, které má ve své žláze, aby vytvořila mimořádně pevný ochranný materiál -- srovnatelný s technickými vlákny jako je Kevlar. V procesu reverzního inženýrství, který známe a který je nám blízký, textilní průmysl odmotává zámotky a tká fascinující věci. Potřebujeme vědět jak získat z vody a proteinu tento tekutý přírodní Kevlar.

K proniknutí do podstaty věci je důležité za pomoci reverzního inženýrství zjistit jak vzniká zámotek ze žláz housenky, když základní materiál je pouze voda a protein. Tento pohled na věc sdílel již před dvěma desetiletími muž, se kterým mám tu čest pracovat. David Kaplan. A tak je tento základní materiál, zpátky ve svém startovacím bloku a my ho využíváme pro spoustu věcí, jako například tento film. Využíváme něco, co je neuvěřitelně jednoduché. Recept na to, jak udělat takové filmy je využití fakta, že proteiny jsou nesmírně inteligentní. Najdou způsob jak se samovolně seskupit dohromady, takže návod je jednoduchý: odlijete substanci hedvábí a čekáte, až se protejny samy seskupí dohromady. Následně oddělíte proteiny a dostanete film. Zatímco se proteiny shromažďují, voda se vypařuje.

Ale jak jsem se zmínil, film je také technologický. Takže, co to znamená? Že tento proces můžete propojit s aspekty, které jsou typicky technologické, jako mikroeletkronika a nanotechnologie. Tento obrázek DVD-čka pouze dokazuje teorii, že hedvábí má velmi hladký povrch, což umožňuje, že může kopírovat rysy v mikro měřítku. Může přejmout informaci, která je zde na DVD, a my můžeme zachovat tuto informaci, která je film s vodou a proteiny. Takže jsme něco vyzkoušeli. Napsali jsme zprávu na kus hedvábí, které je tady a naše zpráva je tam. A podobně jako na DVD ji můžete přečíst. Na toto je zapotřebí pevná ruka, proto jsem se rozhodl to předvádět na pódiu, před tisícovkou lidí. Takže, jdeme na to. Jak můžete vidět, film prochází zcela zřejmě skrz, a pak... (potlesk) a nejvíce pozoruhodný fakt je, že má ruka zůstala po celou dobu v klidu.

Takže, jakmile máte tyto vlastnosti materiálu, můžete dělat mnoho věcí. Nejsme totiž omezeni pouze na výrobu filmů. Tento materiál dokáže převzít mnoho forem. Můžete si ulítnout a vytvořit různé optické komponenty, nebo můžete vyrobit mikroprismické seskupení, jako odrazná páska, co bývá na teniskách. Nebo můžete vyrábět skvostné věci za pomoci vašeho fotoaparátu. Můžete přidat k filmům trojrozměrnou dimenzi. A, jestliže je úhel správný, můžete ve skutečnosti vidět hologram na tomto filmu hedvábí. Ale můžete dělat také jiné věci. Dokážete si představit, že možná dokážete využít čistý protein k navigaci světla, a tak k výrobě optických vláken.

Ale hedvábí je všestranné a jeho využití za hranicemi optiky. Bere na sebe různé formy. Takže například, jestliže se bojíte jít k doktorovi, protože máte strach z jehel, vyrobíme sadu mikro-jehel. Co vidíte tady na obrazovce je lidský vlas, přiložený na jehlu vyrobenou z hedvábí. to jen aby jste měli pojem o její velikosti. Můžete ale dělat velké věci. Můžete vyrobit přehazovačky, matice a šrouby, jaké můžete koupit v Whole Foods. Ozubené převody fungují také ve vodě. Takže je třeba přemýšlet o náhradních mechanických částech. A možná můžete použít zmíněný tekutý Kevlar, jestliže potřebujete něco silného, co by nahradilo vnější žíly, například, nebo možná celou kost. Takže zde je malý příklad na malé lebce, které říkáme mini Yorick (pozn. viz Hamlet) (smích) Ale můžete to vyrobit třeba kelímky, když přidáte trochu zlata nebo polovodiče, můžete vyrobit čidla, která přilnou k povrchu potravin. Můžete vyrobit elektroniku, která se lehce ohýbá a ovinuje. Nebo jestli jdete s módou, můžete vyzkoušet LED tetování.

Hedvábí má tedy všestranné použití a mnoho podob. Hedvábí má krom toho několik dalších jedinečních vlastností. Proč byste totiž chtěli vyrábět všechny tyto věci? Zmínil jsem se o tom už na začátku: protein je slučitelná látka podléhající rozkladu. Na tomto obrázku vidíte řez tkáně. Takže, co to vlastně znamená? Můžete ho implantovat do těla bez toho, aniž byste ho pak museli vyndat. Což znamená, že všechny věci, které jste viděli, všechny jeho podoby, se v podstatě dají implantovat a pak zmizí. To, co vidíte v řezu tkáně, je prakticky odrazová páska. Tak jak vás vidí v noci auto, tak vy vydíte film, když ho osvětlíte. Můžete vidět hlubší části tkáně díky reflektivní pásce, která je vyrobena z hedvábí. A jak vidíte, páska se sjednotí s tkání. Sjednocení s lidským tělem není jediná věc. Ale sjednocení s prostředím je důležité. Takže, máte určitou dobu rozkladu a protein. Kelímek z hedvábí jako je tento může být bez viny zahozen. (potlesk) Narozdíl od polystyrénových kelímků, které bohužel každý den zaplňují naše skládky. Hedvábí je poživatelné, takže s ním můžete elegantně balit potraviny, a můžete s ním vařit. Nechutná dobře, takže budu s tím jěšte potřebovat vaši pomoc.

Patrně nejzajímavější vlastnost je jeho kruhový tvar. Hedvábí se během svého samo-shromažďovacího procesu chová z biologického hlediska jako závitek. A tak, jestliže změníte proceduru a přidáte věci při odlévání-- a tak přidáte věci do tekuté substance hedvábí -- kde tyto věci jsou enzymy protilátky nebo vakcíny. Samo-shromažďovací proces zachovává biologické funkce těchto komponentů. Materiál se stává ekologicky aktivní a interaktivní. Takže ten šroub, který jste před chvílí viděli, může zároveň držet kost pohromadě a zároveň dodávat léky, zatímco se vaše kost zaceluje. Nebo můžete skladovat léky ve své penžence na místo lednice. Vyrobili jsme karty z hedvábí, v nichž je penicilin. Dokážeme skladovat penicilin při 60 stupních Celsia, což je 140 stupňů Fahrenheita, až po dva měsíce bez jakkékoliv ztráty na jeho účinnosti. Toto by mohl být -- (potlesk) mohla by to být teoreticky efektivní alternativa solarně poháněným chlazeným velbloudům. Samozřejmě, proč skladovat něco, co nepoužijete.

A tak je tu další skvělá vlastnost tohoto materiálu. Tyto materiály mohou být naprogramovány k rozkladu. A tak zde vidíte rozdíl. Nahoře máte film, který nebyl naprogramován k rozkladu. Na spodu je film, který byl naprogramován k rozložení při styku s vodou. Vidíte, že film na spodu uvolňuje svůj obsah. A tak umožňuje vyproštění látek, které jsme dříve uskladnili. Toto umožňuje kontrolované dávkování léků a včlenění látky do prostředí ve všech formách látky které jste viděli.

Tento sled objevů opravdu závisí na jednom vlásku. Jsme nadšení tímto nápadem. Cokoliv chcete dělat, ať chcete nahradit žílu nebo kost, nebo chcete dlouhodobě fungující mikroelektroniku, nebo chcete pít kávu z kelímku, který pak bez výčitek svědomí zahodíte, přechovávat léky v peněžence, dodávat je do vašeho těla nebo je přenášet napříč pouští, odpověď můžete nalézt v nitce hedvábí.

Děkuji.

(potlesk)