Fiorenzo Omenetto: seda, el antiguo material del futuro

Gracias. Estoy encantado de estar aquí. Voy a hablar sobre un material viejo y a la vez nuevo que nos sigue asombrando y que podría tener un impacto en la manera en que pensamos sobre la ciencia de los materiales, la alta tecnología y, a lo mejor, en el proceso, hacer algo para la medicina y la salud mundial y ayudar con la reforestación. Esa es una declaración audaz. Les voy a contar un poco más. Este material tiene, en realidad, algunas propiedades que parecen demasiado buenas para ser ciertas. Es sustentable; es un material sustentable que es procesado en agua y a temperatura ambiente y es biodegradable con degradación programada, de modo que pueden observarlo disolverse instantáneamente en un vaso de agua o mantenerlo estable durante años. Es comestible; es implantable en el cuerpo humano sin causar ninguna reacción inmunológica. En rigor, se reintegra en el cuerpo. Y es tecnológico de manera que puede usarse en microelectrónica y tal vez en fotónica. Y el material se parece a algo así. De hecho, este material que ven es claro y transparente. Los elementos de este material son simplemente agua y proteína.

Este material es seda. Pero es diferente a lo que solemos pensar como seda. La pregunta, entonces, es ¿cómo se reinventa algo que ha existido durante cinco milenios? Por lo general, el proceso de descubrimiento se inspira en la Naturaleza. Así, nos asombramos ante los gusanos de seda - el gusano de seda que ven aquí hilando su fibra. El gusano de seda hace algo notable: usa estos dos ingredientes, proteína y agua, que se encuentran en sus glándulas, para fabricar un material que es excepcionalmente resistente como protección -- comparable a fibras técnicas como el kevlar. Así, en el proceso de ingeniería inversa que conocemos, y que nos resulta familiar, para la industria textil, la industria textil deshila el capullo y luego teje cosas glamorosos. Queremos saber cómo se va del agua y la proteína a este kevlar líquido, este kevlar natural.

El secreto está en cómo se lleva a cabo el proceso de ingeniería inversa para ir desde el capullo hasta la glándula y conseguir agua y proteína que constituyen el material inicial. Este descubrimiento tuvo lugar hace dos décadas por una persona con quien tengo la fortuna de trabajar, David Kaplan. Así, tenemos este material inicial que constituye el bloque de construcción básica. Y luego lo usamos para hacer una variedad de cosas diferentes como, por ejemplo, film plástico Y aprovechamos algo que es muy simple. La receta para hacer esos films consiste en aprovechar el hecho de que las proteínas son extremadamente inteligentes en lo que hacen. Encuentran la manera de autoagruparse. De modo que la receta es simple: se toma la solución de seda, se la vierte, y se espera a que las proteínas se autoagrupen. Y luego se separa la proteína y se obtiene este film, mientras las proteínas se agrupan entre sí a medida que el agua se evapora.

Pero también mencioné que el film es tecnológico. ¿Qué significa eso? Significa que se lo puede conectar con algunas de las cosas que son típicas de la tecnología, como la microelectrónica y la nanotecnología. Y la imagen en el DVD aquí es simplemente para demostrar que la seda imita las sutilezas de las topografías de la superficie, lo cual significa que puede reproducir características en nanoescala. De modo que podría reproducir la información que está en el DVD. Y podemos guardar información que es film con agua y proteína. Así, hicimos una prueba y escribimos un mensaje en un pedazo de seda, que está aquí mismo, y el mensaje está allá. Y al igual que en el DVD, se lo puede leer ópticamente. Esto requiere de una mano firme y por eso decidí hacerlo sobre el escenario frente a mil personas. Déjenme ver. Así, como ven, el film transparente por allí, y luego ... (Aplausos) Y lo más sorprendente de esta hazaña es que mi mano se mantuvo firme el tiempo suficiente como para hacer eso.

De modo que una vez que se tienen estos atributos de este material, se pueden hacer muchas cosas. No está limitado a los films. El material puede adoptar muchas formas. Y uno se vuelve un poco loco y se hacen varios componentes ópticos o se hacen matrices de micro prismas, como la cinta reflectiva que tienen en sus zapatillas para correr. O pueden hacer cosas lindísimas si pueden ser capturadas por la cámara. Pueden agregarle una tercera dimensión al film. Y si el ángulo es correcto, pueden ver un holograma en el film de seda. Pero pueden hacer otras cosas. Pueden imaginarse que se podría usar una proteína pura para impulsar el transporte de luz, y, así, hemos fabricado fibras ópticas.

Pero la seda es versátil y va más allá de la óptica. Pueden pensar en diferentes formatos, y si, por ejemplo, están asustados de ir al doctor y que les aplique una inyección, hacemos matrices de micro-agujas. Lo que ven en la pantalla es un cabello humano superpuesto sobre la aguja hecha de seda -- para darles una idea del tamaño. Pueden fabricarse cosas más grandes. Pueden fabricarse engranajes, tuercas y tornillos -- que pueden comprar en Whole Foods. Y los engranajes funcionan en el agua. De modo que si piensan en partes mecánicas alternativas a lo mejor sería posible utilizar ese kevlar líquido si se necesita algo resistente para reemplazar venas periféricas, por ejemplo, o quizá un hueso entero. Aquí tienen un ejemplo de un pequeño cráneo de lo que llamamos un mini Yorick (Risas) Pero pueden fabricarse cosas como vasos, por ejemplo, y, así, si agregan un poco de oro y agregan un poco de semiconductores pueden fabricarse sensores que se adhieren a la superficie de los alimentos. Pueden fabricarse piezas electrónicas que se pliegan y enrollan. O si quieren estar de moda, algún tatuaje de seda de 'diodo'

Como pueden ver, hay versatilidad en los formatos que puede adoptar la seda. Pero hay ciertas características únicas. Es decir, ¿por qué querríamos hacer todas estas cosas en realidad? Lo mencioné brevemente al comienzo; la proteína es biodegradable y biocompatible. Aquí ven la imagen de un sector de tejido. ¿Y qué significa que sea biodegradable y biocompatible? Se puede implantar en el cuerpo sin necesidad de recuperar lo implantado. Lo cual significa que todos los dispositivos que han visto anteriormente y todos los formatos, en principio, pueden ser implantados y desaparecer. Lo que ven allí en ese sector de tejido, es, de hecho, una cinta reflectora. De modo que, así como pueden ser vistos por conductores a la noche, la idea es que pueda verse, si se ilumina el tejido, puedan verse partes más profundas de tejido gracias a esa cinta reflectora que está hecha de seda. Y como ven allí, queda reintegrado en el tejido. Y la reinserción en el cuerpo humano no es lo único. La reinserción en el medio ambiente es importante. Así, tienen un reloj, tienen proteína, y ahora un vaso de seda como este puede ser descartado sin culpa. (Aplausos) A diferencia de los vasos de poliestireno que desafortunadamente cubren nuestros vertederos diariamente. Es comestible, de manera que pueden fabricarse envases inteligentes para alimentos que se puedan cocinar con la comida. No tiene buen sabor, de modo que voy a necesitar un poco de ayuda con eso.

Pero probablemente lo más notable es que se vuelve al punto de partida. La seda, durante su proceso de autoagrupación, actúa como un capullo para material biológico. Y si se cambia la receta, y se agregan cosas al verter -- se agregan cosas a la solución líquida de seda -- ya sean enzimas o anticuerpos o vacunas, el proceso de autoagrupación preserva la función biológica de estos dopantes. De manera que convierte a los materiales en ambientalmente activos e interactivos. De modo que ese tornillo que vieron con anterioridad puede, actualmente, ser usado para soldar un hueso fracturado y para administrar fármacos al mismo tiempo, mientras el hueso se repara, por ejemplo. O podrían poner los medicamentos en sus billeteras en lugar de la heladera. Y para ello fabricamos una tarjeta de seda que contiene penicilina. Y guardamos la penicilina a 60°C, es decir a 140°F, durante dos meses sin ninguna pérdida de la eficacia de la penicilina. De modo que eso podría ser --- (Aplausos) eso podría ser potencialmente una buena alternativa a la refrigeración alimentada por paneles solares para el transporte en camellos. Y, desde luego, no tiene sentido guardarlo si no se lo puede usar.

Así, este material tiene otro rasgo único y es que su degradación es programable. De modo que lo que ven allí es la diferencia. Arriba, tienen un film que ha sido programado para no degradarse, y abajo, tienen un film que ha sido programado para degradarse en agua. Y lo que ven es que el film de abajo libera lo que tiene adentro. Y así permite recuperar lo que habíamos almacenado antes. Y esto permite una administración controlada de fármacos y permite la reintegración con el medioambiente en todos los formatos que han visto.

De modo que el hilo de descubrimiento que tenemos es, en rigor, un hilo. Estamos apasionados con la idea de que sea lo que sea que quieran hacer, ya sea reemplazar una vena o un hueso, o ser más sustentables en la microelectrónica quizá tomar café en una copa y tirarla sin culpa, tal vez llevar sus medicamentos en sus bolsillos, administrarlos en su cuerpo o transportarlos a través del desierto, la respuesta puede estar en un hilo de seda.

Gracias.

(Aplausos)