Fiorenzo Omenetto: Sutra, material kuno untuk masa depan

Terima kasih. Saya senang berada di sini. Saya akan bicara tentang material baru yang kuno yang masih memesona kita sampai sekarang, dan mungkin mengubah cara kita berpikir tentang ilmu material, teknologi tinggi -- dan mungkin, seiring waktu, juga menyumbang dalam hal pengobatan, kesehatan global, dan penghutanan. Itu pernyataan yang cukup berani. Saya akan menjelaskan lebih rinci. Material ini punya sifat yang sangat luar biasa. Lestari; material ini lestari dan semuanya diproses dalam air dan suhu kamar -- dan dapat terdegradasi secara biologis dengan cepat, Anda dapat melihatnya larut seketika dalam segelas air atau membuatnya stabil selama bertahun-tahun. Dapat dimakan, dapat ditanamkan dalam tubuh manusia tanpa menyebabkan respon imun apapun. Material itu akan menyatu dengan tubuh. Dia juga sesuai dengan teknologi sekarang, dapat berguna dalam elektronik mikro, dan mungkin juga fotonik. Material itu terlihat seperti ini. Faktanya, material yang Anda lihat ini bening dan transparan. Komponen material ini hanyalah air dan protein.

Material ini adalah sutra. Memang lumayan berbeda dari sutra yang biasanya kita tahu. Pertanyaannya adalah, bagaimana Anda menemukan kembali sesuatu yang sudah ada selama lima milenia? Proses penemuan, umumnya, diinspirasi oleh alam. Kita terpesona pada ulat sutra -- ulat sura yang Anda lihat sedang memintal seratnya. Ulat sutra melakukan hal yang luar biasa: dia menggunakan dua bahan ini: protein dan air, yang ada dalam kelenjarnya, untuk membuat material yang sangat kuat untuk melindungi dirinya -- sebanding dengan serat-serat teknis seperti Kevlar. Maka lewat proses rekayasa terbalik yang kita tahu, dan yang sudah akrab dengan kita, untuk industri tekstil, industri tekstil mengurai kepompong ulat sutra lalu memintalnya jadi kain yang memukau. Kami ingin Anda tahu bagaimana membuat air dan protein menjadi Kevlar cair ini, Kevlar yang alami ini.

Gagasannya adalah bagaimana Anda merekayasa terbalik proses ini dari kepompong kembali ke kelenjar dan mendapatkan air dan protein itu sebagai bahan baku Anda. Gagasan ini muncul sekitar dua dekade yang lalu, saya sangat beruntung bisa bekerja bersamanya, David Kaplan. Maka kita mendapatkan material awal ini. Material awal ini adalah bahan bangunan yang paling dasar. Lalu kami menggunakannya untuk membuat beberapa hal -- seperti contohnya, film. Kami memanfaatkan sesuatu yang sangat sederhana. Resep untuk membuat film-film adalah memanfaatkan bahwa protein sangat cerdas dalam bekerja. Mereka mampu menyusun dirinya sendiri. Jadi resepnya sederhana: Anda ambil larutan sutra itu, Anda tuang, dan Anda tunggu dia menyusun dirinya sendiri. Lalu Anda ambil dan mendapat film ini, protein itu saling menempel ketika airnya menguap.

Saya menyinggung bahwa film itu juga berkaitan dengan teknologi. Apa artinya itu? Artinya adalah Anda dapat menggabungkannya dengan teknologi-teknologi yang ada sekarang, seperti elektronik mikro dan teknologi skala nano. Gambar DVD di sini hanya untuk menggambarkan bahwa sutra mengikuti topografi permukaan yang sangat halus, yang berarti mereka dapat menyalin bentuk dalam skala nano. Jadi sutra itu akan mampu menyalin informasi yang ada di DVD. Kita dapat menyimpan informasi dalam film dari air dan protein. Kami mencoba sesuatu, dan kami menulis pesan dalam sehelai sutra, ada di sini, dan pesannya ada di sana. Seperti di DVD, Anda dapat membacanya dengan mata. Ini membutuhkan tangan yang stabil, itu sebabnya saya memutuskan melakukannya di panggung di depan ribuan orang. Mari kita lihat. Jadi, Anda melihat filmnya transparan di sana, lalu ... (Tepuk tangan) Hal yang paling mengagumkan adalah ternyata tangan saya bisa bertahan cukup lama untuk itu.

Jadi ketika Anda punya material yang punya sifat-sifat seperti tadi, maka Anda dapat melakukan banyak hal. Penggunaannya tak terbatas pada film. Material ini dapat dibentuk menjadi berbagai rupa. Anda bisa sedikit menggila, lalu Anda membuat berbagai komponen optik atau membuat kumpulan prisma mikro, seperti lapisan reflektif yang ada di sepatu lari Anda. Atau Anda dapat membuat hal-hal yang indah yang dapat Anda buat bila kamera dapat menangkapnya. Anda dapat menambahkan dimensi ketiga pada film. Bila sudutnya benar, Anda dapat melihat hologram muncul di film sutra ini. Tapi Anda juga dapat melakukan hal lain. Anda bisa bayangkan bila menggunakan protein murni untuk memandu cahaya, maka kami membuat serat optik.

Tapi sutra itu serbaguna dan kegunaannya lebih dari optik saja. Anda dapat memikirkan format-format lain. Contohnya, bila Anda takut pergi ke dokter dan disuntik, kami membuat jarum mikro. Yang Anda lihat di layar adalah sehelai rambut manusia disandingkan dengan jarum yang terbuat dari sutra -- agar Anda bisa membayangkan ukurannya. Anda bisa membuat benda lain yang lebih besar. Anda bisa membuat roda gigi dan mur dan baut -- yang dapat Anda beli di Whole Foods. Roda giginya bisa bekerja di air juga. Anda bisa bayangkan alternatif suku cadang mekanik. Mungkin Anda bisa gunakan Kevlar cair itu bila Anda butuh sesuatu yang kuat untuk menggantikan pembuluh darah perifer misalnya, atau mungkin sebuah tulang utuh. Ada contoh kecil di sini sebuah tengkorak kecil -- yang kami panggil Yorick kecil. (Tawa) Anda bisa membuat benda seperti cangkir, misalnya, dan bila Anda tambahkan sedikit emas, sedikit semikonduktor Anda bisa memasang sensor yang melekat di permukaan makanan. Anda bisa membuat barang elektronik yang bisa dilipat. Atau bila Anda suka fesyen, beberapa tattoo LED sutra.

Anda bisa lihat material ini serbaguna, ada berbagai format, yang bisa Anda buat dari sutra. Tapi masih ada beberapa sifat yang unik. Maksud saya, mengapa Anda melakukan ini semua? Saya menyinggungnya sedikit di awal; protein itu biodegradabel dan biokompatibel. Anda lihat sebuah gambar penampang jaringan. Apa artinya, bahwa dia biodegradabel dan biokompatibel? Anda dapat menanamnya di dalam tubuh tanpa perlu mengambilnya lagi. Artinya semua barang yang Anda lihat tadi dan semua formatnya, pada prinsipnya, bisa ditanamkan dalam tubuh dan menghilang. Yang Anda lihat di penampang jaringan itu, adalah sebuah pita reflektor. Jadi, seperti bila Anda terlihat oleh pengendara mobil pada malam hari, idenya adalah agar Anda dapat melihat bagian jaringan yang lebih dalam, bila Anda menyinari jaringan itu sebab ada pita reflektif yang terbuat dari sutra di sana. Anda lihat, sutra itu berpadu dalam jaringan. Perpaduannya dengan tubuh manusia bukan satu-satunya hal penting. Perpaduan dalam lingkungan juga penting. Bila Anda punya jam, punya protein, dan cangkir sutra seperti ini dapat dibuang tanpa perasaan bersalah. (Tepuk tangan) Tak seperti cangkir polistiren yang sayangnya memenuhi tempat pembuangan sampah kita tiap hari. Sutra ini dapat dimakan, jadi Anda bisa membuat kemasan cerdas yang dapat dimasak bersama makanannya. Tapi rasanya tidak enak, saya butuh bantuan dalam hal itu.

Tapi kemungkinan hal yang paling mengagumkan adalah siklusnya penuh. Sutra, dalam proses penyusunannya yang mandiri, bertindaka seperti kepompong bagi bahan biologis. Jadi bila Anda mengubah resepnya, dan Anda tambahkan benda lain ketika menuangnya -- Anda tambahkan hal lain pada larutan sutra Anda -- hal ini bisa berupa enzim atau antibodi atau vaksin, proses penyusunan mandiri itu menjaga fungsi biologis bahan tambahan tersebut. Artinya material ini aktif pada lingkungannya dan interaktif. Jadi sekrup yang tadi Anda lihat sebenarnya dapat digunakan untuk menyekrup tulang -- tulang yang pecah -- dan melepaskan obat pada waktu yang sama, ketika tulang Anda dalam masa pemulihan, contohnya. Atau Anda dapat menaruh obat dalam dompet dan tak harus dalam kulkas. Jadi kami sudah membuat sebuah kartu sutra dengan penisilin di dalamnya. Kami menyimpannya pada suhu 60 derajat Celcius, atau 140 derajat Fahrenheit, selama dua bulan tanpa penurunan kinerja penisilin tersebut. Dan itu bisa saja --- (Tepuk tangan) bisa saja alternatif yang baik untuk unta berpendingin tenaga surya. Tentu saja, tak ada gunanya disimpan bila Anda tak bisa menggunakannya.

Ada sifat lain yang unik dari material ini yaitu mereka bisa diprogram untuk larut. Anda bisa melihat perbedaannya di sini. Di atas, film yang diprogram untuk tidak larut, dan di bawah, film yang diprogram untuk larut dalam air. Dan Anda lihat bahwa film yang ada di bawah melepaskan apa yang ada di dalamnya. Jadi kita kita menggunakan apa yang kita simpan sebelumnya. Hal ini membuat kita dapat mengatur waktu lepas obat dan untuk berpadu kembali di alam bagi semua format yang sudah Anda lihat.

Benang penemuan kami ini sesungguhnya adalah sebuah benang. Kami sangat bersemangat dengan ide ini, bahwa apapun yang ingin dilakukan, entah ingin mengganti pembuluh darah atau tulang, atau mungkin elektronik mikro yang lebih lestari, mungkin minum kopi dari sebuah cangkir dan membuangnya tanpa merasa bersalah, mungkin membawa obat di kantong Anda, melepas obat itu di dalam tubuh Anda atau mengirimkannya melewati gurun, jawabannya mungkin ada dalam sehelai benang sutra.

Terima kasih.

(Tepuk tangan)