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Charla «Cómo aprovechamos los superpoderes ocultos de la naturaleza» de TED@BCG Paris en español.
¿Qué obtienes cuando combinas los materiales más fuertes del mundo vegetal con los más elásticos del reino de los insectos? Materiales de alto rendimiento que pueden transformar todo. El nanobiotecnólogo Oded Shoseyov nos guía a través de ejemplos de materiales sorprendentes que se encuentran en toda la naturaleza, desde las pulgas de los gatos hasta los árboles de secuoyas, y muestra las formas creativas de su equipo para aprovecharlas en, desde zapatos deportivos hasta en implantes médicos.
- Autor/a de la charla: Oded Shoseyov
- Fecha de grabación: 2016-05-18
- Fecha de publicación: 2016-09-28
- Duración de «Cómo aprovechamos los superpoderes ocultos de la naturaleza»: 801 segundos
Traducción de «Cómo aprovechamos los superpoderes ocultos de la naturaleza» en español.
Doscientos años de ciencia moderna.
Tenemos que admitir que nuestro rendimiento no es grandioso.
Las máquinas que construimos continúan teniendo fallos mecánicos.
Las casas que construimos no sobreviven terremotos severos.
Pero no hay que ser tan crítico con nuestros científicos por una simple razón: ellos han tenido mucho tiempo.
Doscientos años no es mucho tiempo, mientras que la naturaleza tuvo 3000 millones de años para perfeccionar algunos de los materiales más sorprendentes, que nos gustaría tener en nuestro poder.
Recuerden, estos materiales tienen una garantía de calidad de 3000 millones de años.
Tomemos, por ejemplo, las secuoyas.
Cargan cientos de toneladas durante cientos de años en clima frío, en climas cálidos, con luz ultravioleta.
Sin embargo, si nos fijamos en la estructura mediante microscopía electrónica de alta resolución, uno se pregunta, de qué está hecha, sorprendentemente, está hecha de azúcar.
Bueno, no exactamente como el que tomamos en nuestro té.
En realidad es una nanofibra llamada nanofibra de celulosa nanocristalina.
Y esta celulosa nanocristalina es muy fuerte, en función del peso, alrededor de 10 veces más fuerte que el acero.
Sin embargo, está hecha de azúcar.
Así que los científicos de todo el mundo creen que la nanocelulosa será uno de los materiales más importantes para toda la industria.
Pero aquí está el problema: digamos que quieren comprar media tonelada de nanocelulosa para construir un barco o un avión.
Uds.
pueden buscar en Google, en eBay, incluso en Alibaba.
No la encontrarán.
Por supuesto, encontrarán miles de artículos científicos, grandes trabajos, donde científicos dicen que es un gran material, hay muchas cosas que podemos hacer con ella.
Pero no hay una fuente comercial.
Por lo tanto, en la Universidad Hebrea, junto con nuestros socios en Suecia, decidimos centrarnos en el desarrollo de un proceso a escala industrial para producir esta nanocelulosa.
Y, por supuesto, no queríamos cortar árboles.
Así que estábamos buscando otra fuente de materia prima, y encontramos una, de hecho, el sedimento de la industria del papel.
La razón: hay una gran cantidad de él.
Solo Europa produce 11 millones de toneladas de ese material al año.
Es el equivalente a una montaña de 3 km de altura, puesta en un campo de fútbol.
Y producimos esta montaña cada año.
Así que para todo el mundo, es un problema ambiental, y para nosotros, una mina de oro.
Así que ahora, en realidad producimos, a escala industrial en Israel nanocelulosa, y muy pronto, en Suecia.
Podemos hacer muchas cosas con el material.
Por ejemplo, hemos demostrado que mediante la adición de un pequeño porcentaje de nanocelulosa en fibras de algodón, como la camisa que llevo, su resistencia aumenta drásticamente.
Así que esto puede utilizarse para hacer cosas increíbles, como supertejidos para aplicaciones industriales y médicas.
Pero esto no es lo único.
Por ejemplo, son estructuras autosoportantes que se mantienen de pie, como los refugios que pueden ver ahora, se están exponiendo en la Bienal de Arquitectura de Venecia.
La naturaleza de hecho no terminó sus maravillas en el reino vegetal.
Piensen en los insectos.
Las pulgas de gato, por ejemplo, tienen la capacidad de saltar cien veces su altura.
Eso es increíble.
Es el equivalente a una persona de pie en medio de la isla de la Libertad en Nueva York, y que de solo un salto, alcanza la parte superior de la estatua de la libertad.
Estoy seguro de que a todos les gustaría hacer eso.
Entonces la pregunta es:
¿Cómo lo hacen las pulgas de los gatos?
Producen este material maravilloso, que se llama resilina.
En palabras simples, resilina es una proteína, es el caucho más elástico en la Tierra.
Se puede estirar, se puede aplastar, y no pierde casi energía al medio ambiente.
Al soltarlo, ¡pang! retorna toda la energía.
Así que estoy seguro de que todos quisieran tener ese material.
Pero aquí está el problema: atrapar las pulgas de gato es difícil.
(Risas)
¿Por qué?
Porque están saltando.
(Risas)
Pero bueno, en realidad, basta con atrapar uno.
Podemos extraer su ADN y leer cómo las pulgas de los gatos hacen la resilina, y clonarlo en un organismo menos nervioso como una planta.
Eso es exactamente lo que hicimos.
Ahora podemos producir una gran cantidad de resilina.
Mi equipo decidió hacer algo realmente fantástico en la universidad.
Decidieron combinar el material más fuerte producido por el reino vegetal con el material más elástico producido por el reino de los insectos: nanocelulosa con resilina.
Y el resultado es sorprendente.
Este material, de hecho, es resistente, elástico y transparente.
Hay muchas cosas que se pueden hacer con este material.
Por ejemplo, los zapatos deportivos de próxima generación, así podremos saltar más alto y correr más rápido.
E incluso hacer pantallas táctiles para computadoras y teléfonos que no se rompan.
Bueno, el problema es que seguimos implantando implantes sintéticos en nuestro cuerpo, que pegamos y atornillamos a nuestro cuerpo.
Y yo digo que esa no es una buena idea.
¿Por qué?
Pues porque no funcionan.
Este material sintético falla, al igual que este tenedor de plástico, no es lo suficientemente fuerte para mantener su rendimiento.
Y a veces son demasiado fuertes, y por eso sus propiedades mecánicas, en realidad, no se acoplan con sus tejidos circundantes.
Pero, de hecho, la razón es mucho más fundamental.
La razón es que en la naturaleza, no hay nadie que tome mi cabeza y la atornille al cuello, o que tome mi piel y la pegue en mi cuerpo.
En la naturaleza, todo se autoensambla.
Así que cada célula viva, proveniente de una planta, insecto o humano, tiene un ADN que codifica la construcción de bloques nanobios.
Muchas veces son proteínas.
Otras veces, enzimas que producen otros materiales, como los polisacáridos, los ácidos grasos.
Y la característica común de todos estos materiales es que no necesitan a nadie.
Se reconocen entre sí y se autoensamblan en las estructuras de andamios, donde las células están proliferando para producir tejidos.
Estos se conviertan en órganos, y, juntos, producen vida.
Por lo tanto, la Universidad Hebrea, hace unos 10 años, decidió centrarse en probablemente el biomaterial más importante para los humanos, que es el colágeno.
¿Por qué el colágeno?
Porque el colágeno representa cerca del 25 % de nuestro peso en seco.
No tenemos nada más que colágeno, en nuestro cuerpo, más allá del agua.
Así que siempre me gusta decir, a cualquier persona que trabaja en piezas de recambio para humanos le gustaría tener colágeno.
Es cierto que, antes de empezar nuestro proyecto, ya había más de 1000 implantes médicos hechos de colágeno.
Cosas simples como materiales de relleno para reducir las arrugas, aumentar los labios, y otros, implantes médicos más sofisticados, como válvulas de corazón.
Entonces,
¿dónde está el problema?
Bueno, el problema es la fuente.
La fuente de todo ese colágeno, en realidad, proviene de cadáveres: cerdos muertos, vacas muertas e incluso cadáveres humanos.
Así que la seguridad es un gran problema.
Pero no es el único.
También, la calidad.
Tengo un interés personal.
Este es mi padre, Zvi, en nuestra vinería en Israel.
Una válvula de corazón, muy similar a la que les mostré antes, se le implantó en su cuerpo hace siete años.
La literatura científica dice que estas válvulas del corazón comienzan a fallar 10 años tras la operación.
No es de extrañar: están hechas de tejidos viejos, usados, al igual que esta pared de ladrillos que se cae a pedazos.
Sí, por supuesto, puedo tomar esos ladrillos y construir un nuevo muro.
Pero no va a ser el mismo.
Por eso la Administración de Drogas y Alimentos de EE.
UU.
publicó una nota ya en 2007, pidiendo a las empresas empezar a buscar mejores alternativas.
Y eso es exactamente lo que hicimos.
Decidimos clonar todos los cinco genes humanos responsables de la fabricación de colágeno de tipo I en humanos en una planta de tabaco transgénica.
Así que ahora, la planta puede producir colágeno humano completamente nuevo, sin tocar.
Esto es increíble.
En realidad, está sucediendo ahora.
Hoy en Israel, crecen en 25 000 m² de invernaderos por todo el país.
Los agricultores reciben pequeñas plántulas de tabaco.
Se parecen exactamente al tabaco tradicional, salvo que tienen cinco genes humanos.
Son responsables de hacer el colágeno tipo I.
los cultivamos entre 50 a 70 días, cosechamos las hojas, y luego las hojas se transportan en camiones refrigerados a la fábrica.
Allí comienza el proceso de extraer el colágeno Si alguna vez hicieron pesto, en esencia, es lo mismo.
(Risas)
Se trituran las hojas y se obtiene el jugo que contiene el colágeno.
Concentramos la proteína, transferimos la proteína para limpiar espacios para la purificación final, y el resultado final es un colágeno idéntico al que tenemos en el cuerpo, sin manipular, nuevo, y del que hacemos diferentes implantes médicos: rellenos para huesos porosos, por ejemplo, para fracturas óseas graves, para fusiones vertebrales.
Y más recientemente, incluso, hemos podido lanzar al mercado en Europa un gel fluido que se utiliza para las úlceras de pie de diabéticos, que está aprobado para su uso clínico.
Esto no es ciencia ficción.
Esto está sucediendo ahora.
Estamos utilizando plantas para hacer implantes médicos, piezas de recambio para humanos.
De hecho, más recientemente, hemos podido hacer que las fibras de colágeno que son seis veces más fuertes que el tendón de Aquiles.
Eso es increíble.
Junto con nuestros socios de Irlanda, pensamos la siguiente cosa: añadir resilina a estas fibras.
Y al hacerlo, hemos podido hacer una superfibra que es aproximadamente 380 % más resistente, y 300 % más elástica.
Así que por extraño que parezca, en el futuro, un paciente trasplantado con tendones o ligamentos artificiales de estas fibras, tendrá un mejor rendimiento después de la cirugía del que tenía antes de la lesión.
Entonces,
¿cuál es el futuro?
En el futuro, creemos que podremos hacer muchos bloques de construcción nanobios que la naturaleza nos proporciona: colágeno, nanocelulosa, resilina y muchos más.
Y nos permitirá hacer mejores máquinas con mejor rendimiento incluso el corazón.
Ahora, este corazón no va a ser el mismo que se podría obtener de un donante.
Será mejor.
En realidad, se obtendrán mejores resultados y durará más tiempo.
Mi amigo Sion Suliman me dijo una vez una frase inteligente.
«Si quieres una nueva idea, debes abrir un libro viejo».
Y el libro ya fue escrito.
Fue escrito hace más de tres mil millones de años de evolución.
Y el texto es el ADN de la vida.
Todo lo que tenemos que hacer es leer este texto, abracemos el regalo que la naturaleza no da y empecemos nuestro progreso desde aquí.
Gracias.
(Aplausos)
https://www.ted.com/talks/oded_shoseyov_how_we_re_harnessing_nature_s_hidden_superpowers/