Jennifer Lewis ScD ’91: “당신이 만든 티슈를 만들 수 있을까요?”

“당신이 만든 티슈를 만들어 드릴까요?” 2025년 Mildred S.는 Dresselhaus 강의에서 Jennifer Lewis ScD ’91에게 질문했습니다. “큰 도전의 목표는 치료용으로, 궁극적으로 전체 장기 규모에서 이러한 조직을 만드는 것입니다.”

Harvard University의 생물학적 영감 공학과 Hansjörg 부교수인 Lewis는 3D 프린팅의 발전을 통해 이러한 도전을 추구하고 있습니다. 500명 이상의 참석자로 구성된 대면 및 가상 청중 앞에서 발표된 강연에서 Lewis는 소프트 전자공학, 로봇공학 및 생명과학에 사용되는 3D 프린팅 부품의 고급 작업에 초점을 맞춘 자신의 연구실 작업을 공유했습니다.

“재료를 만드는 방법은 구조와 특성에 영향을 미칩니다.”라고 Lewis는 말했습니다. “이러한 관점은 프로토타입과 모양을 만드는 것 이상으로 3D 프린팅에 대해 생각하는 전구의 순간이었습니다. 실제로 여러 규모에서 로컬 구조, 구성 및 속성을 제어할 수 있었습니다.”

숙련된 재료 과학자인 Lewis는 생물 인쇄 및 생물 공학에 초점을 맞춘 자신의 실험실을 시작하기 위해 Harvard에 입사하면서 생물학자의 언어를 말하는 법을 배우기 시작했습니다. 입자와 고분자를 줄기세포 및 세포외 기질과 어떻게 비교할 수 있습니까? 그는 주요 유사점은 공개 채널을 남겨두고 삽입한 다음 삭제할 수 있는 콘텐츠가 필요하다는 점을 지적했습니다. 이러한 요구를 충족하기 위해 Lewis의 연구실에서는 새로운 3D 프린팅 방법, 정교한 프린트 헤드 디자인 및 점탄성 잉크를 개발했습니다. 즉, 잉크가 액체 형태와 고체 형태 사이를 오가며 이동할 수 있습니다.

Lewis는 Octobot이라고 불리는 역동적인 로봇 문어의 비디오를 보여주며 그의 그룹이 가열되거나 냉각될 때 액체에서 고체로 변하는 두 개의 희생 잉크를 어떻게 만드는지 보여주었습니다. 이 컨셉은 접촉, 빛, 열 및 수분 공급에 반응하여 동적으로 변화하는 식물인 자연에서 영감을 얻었습니다. Octobot의 경우 Lewis 팀은 희생 잉크와 내장형 인쇄 프로세스를 사용하여 레이어 단위가 아닌 3차원 자유 형식 인쇄를 가능하게 하는 완전히 부드러운 자율 로봇을 만들었습니다. 중앙에 있는 진동 회로는 연료(과산화수소)를 유도하여 암이 팽창하거나 수축할 때 위아래로 움직이게 합니다.

로봇에서 전체 장기 공학까지

“조직 공학에서 형태 변형을 어떻게 활용할 수 있습니까?” 루이스가 물었다. “우리의 혈액이 우리 몸을 통해 지속적으로 흐르는 것처럼 우리도 지속적으로 치유를 받을 수 있습니다.”

루이스의 연구실에서는 현재 환자별 세포를 사용하여 주로 심장, 신장 및 뇌 조직과 같은 인간 조직을 만드는 작업을 진행하고 있습니다. 루이스는 그 동기가 질병으로 고통받는 사람들을 위한 인간 장기의 필요성뿐 아니라 장기를 기증받는다는 것은 평생 동안 면역억제제를 복용한다는 것을 의미한다는 사실 때문이라고 설명했습니다. 대신에, 그 조직이 당신 자신의 세포로 만들어질 수 있다면, 그것은 당신 자신의 몸과 더 잘 어울릴 것입니다.

루이스는 “기능적 및 구조적 재료의 내장형 인쇄를 위해 점탄성 매트릭스를 설계한 것처럼 줄기 세포를 채취한 다음 희생적 쓰기 방법을 사용하여 관류된 혈관계에 쓸 수 있습니다.”라고 Lewis는 말했습니다. 이 과정은 루이스 스위프트(Lewis Swift)가 기능 조직에 희생적 글쓰기를 요청하는 기술을 사용합니다. 실험실 결과를 공유하면서 Lewis는 심장 빌딩 블록으로 분화된 줄기 세포가 처음에는 개별적으로 박동하지만 Swift를 지원하는 좁은 공간에 일단 포장되면 이러한 빌딩 블록이 함께 결합되어 동시에 박동하는 조직이 되는 방법을 보여주었습니다. 그런 다음 그의 팀은 온도 변화에 따라 고체화되거나 액화되는 젤라틴 잉크를 사용하여 인간 혈관의 복잡한 디자인을 인쇄하여 잉크가 흐르고 열린 루멘을 남깁니다. 채널은 열린 채로 유지되어 유체가 활발하고 지속적으로 흐를 수 있는 혈관 네트워크를 모방합니다. “우리가 가고 있는 곳은 이것을 다양한 유형의 조직으로 확장할 뿐만 아니라 다층 혈관계를 생성할 수 있는 메커니즘을 만드는 것입니다.”라고 Lewis는 말했습니다.

Mildred S. Dresselhaus를 기리는

마지막으로 Lewis는 Dresselhaus가 자신의 경력에 ​​미친 긍정적인 영향에 대해 회상했습니다. “나는 이것을 바치고 싶다. [talk] Millie Dresselhaus에게 ‘라고 Lewis는 말했습니다. 그녀는 Milly의 말을 인용했습니다. ”캠퍼스에 여교수가 있으면 가장 좋은 점은 여학생들에게도 그렇게 할 수 있다는 사실을 알려주는 것입니다.” 공학박사 학위를 가진 여성이 거의 없던 1980년대 후반에 재료공학 대학원생으로 MIT에 도착한 루이스는 ‘그와 같은 키를 가진 사람을 보는 것이 나에게 정말 영감을 주었다’고 말했습니다. 나는 그녀가 한 모든 일에 대해 매우 감사합니다. 학생으로서, 교수로서, 그리고 지금도 그의 놀라운 영감에 감사드립니다.”

강의가 끝난 후 Lewis는 MIT 기계공학과 조직공학 조교수인 Eugene Bell 경력 개발 조교수인 Ritu Raman과 함께 질의응답 세션을 가졌습니다. 그들의 토론에는 3D 프린팅 하드웨어 및 소프트웨어, 조직 복구 및 재생, 우주에서의 바이오프린팅에 대한 견해가 포함되었습니다.

“밀드레드 드레셀하우스(Mildred Dresselhaus)와 제니퍼 루이스(Jennifer Lewis)는 둘 다 과학에 놀라운 공헌을 했으며 MIT 커뮤니티와 그 밖의 많은 사람들에게 영감을 주는 역할 모델이 되었습니다.”라고 Raman은 말했습니다. “조직 공학자로서의 내 경력에서 루이스 교수와 그의 팀이 개발한 도구와 기술은 내 실험실에서 수행되는 연구에 중요한 정보를 제공하고 활성화했습니다.”

탄소과학의 여왕으로 불리는 고(故) MIT 교수 밀드레드 드레셀하우스(Mildred Dresselhaus)의 이름을 따서 명명된 일곱 번째 드레셀하우스 강의였다. 연례 행사는 Dresselhaus의 삶, 업적 및 가치를 반영하는 리더십과 영향력을 지닌 전 세계 과학 및 공학 분야의 중요한 인물을 기리는 행사입니다.

MIT.nano의 이사인 Vladimir Bulovich는 “Lewis 교수는 여러 면에서 Milly Dresselhaus의 정신을 모범으로 보여줍니다.”라고 말했습니다. “실제로 Milly의 획기적인 연구는 잘 알려져 있으며, Lewis 교수의 3D 프린팅 및 생체 영감 소재 분야의 획기적인 연구는 그 유산을 이어가고 있습니다.”