우리 몸은 미래의 전지입니까?
몸 자체에서 에너지를 수확하고있는 MIT 연구원의 영감
Chris Gilbert, MD 및 Canan Dagdeviren, Ph.D.
출처 : Chris Gilbert, MD, Ph.D.
2018 년 9 월 18 일에 나는 정말 흥분한 것을 깨 웠습니다. 남편과 저는 캠브리지에있는 매사추세츠 공과 대학 (University of Technology)에서 Canan Dagdeviren 박사를 인터뷰하기 위해 오전 9시에 약속을했습니다. 프랑스 파리 출신이기 때문에 MIT에 가본 적은 없었지만 항상 방문을 꿈꿔 왔습니다. 그 날, 내 꿈이 이루어질 것입니다. 나는 감격했다.
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짧은 택시 (거리가 짧지 만 교통량이 많아 시간이 오래 걸림) 후에, 남편 Eric과 나는 크고 현대적인 건물에 도착했습니다. “Massachusetts Institute of Technology”라는 큰 표지판이 입구 문 위에있었습니다. 내 마음이 흥분과 함께 경주했다. 남편과 나는 입구 문으로 통하는 계단을 기어 올라가 긴 머리카락과 눈부신 밝은 갈색 눈을 가진 젊고 얇고 아름다운 갈색 머리에 흰색 바지 위에 화려한 빨간색과 흰색 탑을 입고 로비에서 만났다. 그녀는 얼굴에 큰 미소를 지으며 오른쪽 손을 뻗어 말했다. “나는 Canan Dagdeviren입니다, MIT에 오신 것을 환영합니다!”
4 층 엘리베이터를 타면서 우리는 그녀를 넓은 사무실로 따라 갔다.
“나의 사무실에는 나의 가족 및 나의 고국을 생각 나게하는 터키 장식이있다”Canan는 자랑스럽게 말했다. 사실, 그녀의 책상 위에있는 벽에는 아주 오래된 수제 카펫이있었습니다.
“이 카펫은 나의 위대한 이모의 선물입니다. 그것은 수 백년 오래된 꽃으로 모든 색깔이 생성됩니다. 그것을 보호하기 위해 진공 프레임에 넣었습니다. “Canan은 미소를 지으며 회랑을 따라 우리를 데려갔습니다. “이제 내 실험실을 보여 드리겠습니다. 투명 벽으로 주문 제작했습니다. “우리는 투명하고 노란 벽으로 넓은 지역 외부에 도착했습니다.
Canan Dagdeviren, Ph.D., 맞춤형으로 제작 된 투명하고 노란 실험실 앞에서
출처 : Canan Dagdeviren, 허락을 받아 사용함
“내가 박사 였을 때. 학생이 남성 지배적 인 연구 그룹의 학생 인 경우, 나는 웨이퍼 (반도체 재료의 얇은 조각)를 어떻게 깨뜨리지 않고 어떻게 처리 할 것인가, 폴리머를 어떻게 혼합 할 것인가, 어떻게 와이어를 장치에 연결 하는가 등 많은 실질적인 질문을했지만 수컷 실험실 동료들은 내 질문에 지치고 나를 대답하는 것을 멈췄다. 그래서 노련한 연구자들이 어떻게 일했는지 관찰하면서 실험실 안에서 몇 달 동안 아침부터 밤까지 무수한 시간을 보냈다. 불행히도, 실험실의 벽은 투명하게 보이지 않았기 때문에, 무균 실험실에 들어가기를 원할 때마다 나는 위로를해야했습니다. 나는 내 자신의 실험실을 가지고있을 때 투명 벽을 맞춤 제작하여 실험실 밖에있는 노련한 연구자가 허가를 받지도 않고 싫증을 내지 않아도된다는 것을 알게되었다고 약속했다. 환경. 나는 약속을 지켰고 작년에 꿈 연구소를 만들었습니다. 설계에서부터 건설에 이르기까지이 새로운 실험실은 제작하는데 9 개월이 걸렸습니다. 벽에는 노란 색조가있어 UV 광선이 투명 벽을 통과하지 못합니다. (UV 광선이 들어 오면 비활성 폴리머가 될 수 있습니다) 천장에 먼지 입자를 걸러내는 흡입 장치가 있습니다. 부정적인 압력 하에서 실험실. 이것은 나의 일을 가능한 한 정확하게 할 수 있도록 나의 실험실을 매우 깨끗한 장소로 만든다. ”
Canan Dagdeviren의 숙련 된 연구 팀
출처 : Canan Dagdeviren, 허락을 받아 사용함
나는 투명한 노란 벽을 가진 실험실을 본 적이 없었습니다. 연구자가 외부에서 일하는 것을 보는 것이 참으로 매력적이었습니다. Canan의 인터뷰는 아주 좋은 출발이었습니다. 나는 그녀에게 개인 생활과 정확하게 어린 시절에 대해 물었다. 그녀가 미국에 와서 동기를 부여한 이유는 무엇입니까? 왜 그녀는 재료 과학과 공학을 공부 했습니까? 그녀의 꿈은 무엇 이었습니까? 그런 다음 나는 그녀에게 여러 가지 프로젝트를 설명해달라고 요청했다.
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5 세의 나이에, 이미 과학에 관심이있는 카안은 원자를보고 싶었고 그렇게하기 위해 터키의 고향에서 돌을 쳤습니다. 회계사 인 Canan의 아버지가 Canan이 돌을 부수는 것을 보았을 때 인간은 육안으로 원자를 볼 수는 없지만 전자 현미경이 필요하다고 설명했다.
몇 년 후, Canan의 아버지는 Canan에게 Canie의 삶을 영원히 바꿔 놓은 Marie와 Pierre Curie에 관한 책을 Canan에게주었습니다. 이 책에서 Pierre Curie는 결정이 압축되었을 때 전위가 생성되고 나중에는 그 반대가 사실이며 전기장이인가되었을 때 결정이 형태를 바꿀 수 있다는 것을 보여주었습니다. 피에르 퀴리 (Pierre Curie)는 1880 년에 압전성 (압축 또는 압력으로 인한 전기)을 발견했으며, Canan은 압전성에 대해 읽음으로써 인생의 열정을 발견했습니다. 그녀가 심장 및 다른 신체 근육의 수축에 의해 생성 된 전기를 수확하여 기계 장치에 동력을 공급할 수 있다면 어떨까요?
그녀의 새로운 열정에 힘 입어, Canan은 이스탄불에서 앙카라 (Ankara)의 물리학과 재료 과학 및 공학을 공부하기로 결정했습니다.
하버드에서 공부하기 위해 터키를 떠난 후, 그녀는 풀 브라이트 장학금을 받았다. 2009 년 University of Illinois at Urbana-Champaign에서 개최되었습니다.
Canan ‘s Ph.D. 고문은 탄소 나노 튜브에 대해 연구 할 것을 권고했지만 그녀는 거부했다. 그녀는 압전 재료에 대해 연구하고 싶었습니다. 그녀가하고 싶은 일은 너무 새롭기 때문에 아무도 그녀를 멘토링 할 수 없었습니다. 그것은 그녀를 억제하지 못했습니다. 그녀는 멘토링을 할 것입니다. 그녀는 성공적으로 박사 학위를 마쳤습니다. 일리노이 대 (University of Illinois)에서, 그리고 MIT에서 박사후 과정 훈련을 받았다.
4 년 전, MIT 기술 검토위원회는 35 세 미만의 35 명의 최우수 혁신가를 선정했습니다. 29 세에 Canan은 올해의 혁신가 중 한 명이었습니다.
그 이후로 Canan은 8 건의 연구 (참고 문헌 목록 참조)를 출간하여 주요 발견을위한 문호를 열었습니다.
올해 이스탄불 Avcilar 시정촌 시장은 이스탄불의 유럽 지역에있는 Avcilar에있는 22 층 건물에 Canan의 이름을 줬습니다. Canan은 이스탄불에서 2018 년 10 월 28 일 Canan Dagdeviren 여학생 기숙사를 개관하여 770 명의 여대생을 수용 할 수있었습니다.
Canan이 현재 작업하고있는 프로젝트는 무엇이며 왜 그 프로젝트를 선택 했습니까?
Canan Dagdeviren 박사의 5 대 프로젝트 :
프로젝트 # 1 :
Canan의 할아버지가 심장 마비로 28 세에 세상을 떠났으므로, Canan은 비슷한 심장병 환자의 생명을 구할 수있는 프로젝트를 진행하고 있습니다.
Canan은 다리, 팔, 손가락 등을 움직일 때마다 에너지를 생성한다는 사실을 이용하여, 에너지를 수집하고 저장하기 위해 의류에 부착 할 수있는 유연한 패치를 만드는 작업을하고 있습니다. 이것은 Canan이 Pierre Curie에 관해 읽었을 때 사랑에 빠진 압전 에너지입니다.
각 심장 운동에서 에너지를 수거하는 장치
출처 : Canan Dagdeviren, 허락을 받아 사용함
우리의 팔다리 만 움직이는 것이 아닙니다. 우리의 심장, 폐 및 횡격막도 움직입니다. 우리의 심장 박동 (우리의 심장 박동은 일년에 4 천만 번) 때마다 우리의 폐가 숨을 쉴 때마다 우리의 횡경막이 움직일 때마다 그들은 에너지를 생성합니다. Canan은 애리조나 대학 (University of Arizona)의 기계 엔지니어와 협력하여 유연한 실리콘 임플란트를 소와 양 심장에 배치하여 하트 비트에서 에너지를 수집하고 심장 박동기에 동력을 공급합니다. 현재 맥박 조정기에는 정기적으로 배터리를 교체해야합니다. 이것은 배터리를 교체해야 할 때마다 수술을해야합니다. 앞으로 우리의 심장 박동에서 수확 된 에너지는 맥박 조정기뿐만 아니라 Fitbits와 같은 전자 착용 식 장치에도 저장 및 전원 공급 될 수 있습니다.
프로젝트 # 2 :
Canan의 할머니는 유방암으로 사망했기 때문에 2 년 전 유방암으로 8 개월 만에 50 세의 나이로 사망 한 Canan의 사랑스런 숙모가 유방암을 조기 발견하는 방법을 찾기로 결정했습니다.
여성의 유방암 진단의 빈도가 높아지면서 Canan은 두 가지 질문을합니다.
유방암으로 이어지는 유방 조직의 변화는 무엇입니까?
그러한 변화가 조기 치료가 가능한 초기 단계에서 발견 될 수 있습니까?
이러한 질문에 대답하기 위해 Canan은 브래지어 또는 유방 자체에 배치 할 수있는 유연하고 신축성있는 착용 가능 또는 부착 가능한 초음파 패치를 만들기 위해 노력하고 있습니다. 따라서 여성은 자신의 눈에 띄지 않는 변화가 생기면 즉시 경고를받습니다. 가슴. Canan은 일정한 유방 초음파를 만들어서 암이 시작되기 전에 유방암으로 이어지는 전구 약물 변화를 감지하여 조기 치료가 가능하기를 희망하고 있으므로 앞으로는 더 이상 유방암으로 사망하지 않습니다.
프로젝트 # 3 :
Canan의 삼촌의 아내가 38 세의 다발성 신경아 교종 (glioblastoma multiforme)이라는 치명적인 형태의 뇌암으로 사망했기 때문에 Canan은 뇌의 초기 변화를 감지 할 수있는 기술을 연구하고 있으며, 병이있는 뇌 부분에 약물을 직접 전달할 수 있습니다. 미래, 사람들은 치료받을 수 있고 그런 종류의 암에서 살아남을 수 있습니다.
비정상적인 신경 활동을 조기에 감지하는 목표를 달성하기 위해 Canan은 스테인레스 스틸 가이드 튜브를 통해 뇌 내부에 직접 배치 할 수있는 유연하고 머리카락이가는 (직경 200 마이크론) 센서를 개발하고 있습니다. Canan은 MiNDS (Miniaturized Neuronal Drug Delivery Systems)라고 부릅니다. 그녀는 또한 뉴런 활동의 변화, 행동 및 기분 장애가 시작되자 마자이를 감지하기를 희망하고 있습니다.
Canan은 또한 파킨슨 병에 걸린 마우스를 사용하여 Substancia Nigra (파킨슨 병의 영향을받는 뇌 영역)에 직접 약물의 피 콜리 터를 주사합니다. 약물은 목 밑의 피부 밑에있는 작은 저장소에 놓여 있으며, 센서는 센서에 연결된 피드백 제어로 펌프가 약물을 뇌로 공급합니다. 모발이 얇은 센서의 고유 한 특성은 매우 유연하여 임플란트 된 장기가 손상되지 않고 동시에 움직일 수 있다는 것입니다. 그 바늘은 현재 매우 심한 DBS (Deep Brain Stimulation)에 사용되는 바늘과는 매우 다릅니다.
앞으로 Canan은 췌장처럼 접근하기 어려운 다른 장기의 화학 요법을 위해 동일한 장치를 사용하기를 희망합니다.
프로젝트 # 4 :
Canan은 신체 또는 신체 부위의 압력 및 체적 변화를 측정하기위한 목적으로 여러 센서가 내장 된 원단을 만들고 있습니다. Canan은 이것을 아기 옷에 적용하여 잠자는 아기의 호흡이나 소화기 이상을 즉시 감지하고 부모가 호흡을 멈추거나 아기의 비정상적인 배꼽 움직임을 감지하면 부모에게 경고합니다.
Canan은 태아가 정상보다 적게 움직이는 지 즉시 감지 할 수 있도록 임신 한 여성의 옷에 센서가 달린 천을 사용하기를 희망합니다. 이것은 아이들의 생명을 구할 수 있습니다.
프로젝트 # 5 :
Canan은 수송을 위해 말려 올려 진 목적지에 도착했을 때 펼쳐진 터키 카펫에서 아이디어를 얻음으로써 터키 카펫처럼 평평하고 위장이되는 장치를 만들고 있습니다. 이 장치는 양탄자처럼 말려서 용해시킬 수있는 캡슐에 넣을 수 있습니다. 그런 다음 캡슐이 녹을 때 장치가 펼쳐지며 위장에 부착되어 위 pH를 측정하고 위 운동을 분석하며 가능하면 위의 수축에서 에너지를 수집합니다. 이것은 뱃속의 Fitbit과 같은 것을 만듭니다.
Canan Dagdeviren 박사의 꿈은 무엇입니까?
Canan의 꿈은 세포와 분자 수준에서 신체 내부에서 일어나는 일을 이해하고 그렇게함으로써 사람들의 생명을 구할 수 있다는 것입니다.
전립선 암 단계 또는 파킨슨 병의 시작의 정확한 메커니즘은 무엇입니까?
우울증은 어때? 사람들이 우울하거나 불안해지기 바로 전에 뉴런에서 어떤 일이 일어나고 있습니까? 지역적으로 온도 변화가 있습니까? 그렇다면이 온도 변화가 얼마나 크고 중요합니까? 신경 세포의 죽음이 있습니까? 기분 장애를 예방하는 데 어떻게 이것을 사용할 수 있습니까?
Canan은 다음과 같이 말합니다. “우주 비행사는 우주를 이해하기 위해 우주 공간으로 가야했습니다. 마찬가지로 몸을 이해하는 유일한 방법은 내부 공간으로 들어가는 것 “이라고 말했다. 엔지니어는 착용 할 수 있고, 이식 가능하며, 부착이 가능하고, 미세한 센서를 만드는 데 엔지니어가 필요하며 신경 과학자, 심리학자 및 의사는 엔지니어와 협력해야한다고 말한다.
우리가 이것을 더 할 수 있을까요?
엔지니어의 도움으로 언젠가 질병을 치료할 수있을뿐만 아니라 초 인간을 만들 수 있을까요? 우리 몸 안에 여러 개의 임플란트가 있으면 우리의 감정을 조절하고, 기억력, 심장 힘, 소화력, 다산 성과 근력을 향상시킬 수 있습니까?
미래는 말할 것이다.
나는 인터뷰를 마치면서 Canan에게 학생들에게 어떤 메시지를 전하기를 요구했다.
Canan Dagdeviren 박사의 학생들에게 보내는 메시지
“열정을 지켜라. 사람들이 당신이하고 싶은 일이 가능하지 않다고 말하면, 그들에게 귀 기울이지 마십시오. 사람들은 제가하고 싶은 일이 불가능하다고 말하곤했지만, 저는 “Can”로 시작하는 Canan이라고 대답했습니다. 그래서 Can “can”할 수 있습니다. 또한, 단지 그것을 위해 영향력을 행사하려고하지 마십시오. 중요한 것은 프로젝트가 당신의 삶에 의미를 부여한다는 것입니다. 프로젝트에 만족하면 효과가있을 것입니다. ”
학생들에게 Canan의 메시지를 전하면서, 여기에 내 질문이 있습니다 .
인생에서 당신의 열정은 무엇입니까? 당신이 어렸을 때하고 싶었던 일이 있었습니까? 이 새로운 프로젝트에 대한 작업이 당신의 삶에 의미를 부여하고 행복하게 만들겠습니까?
참고 문헌
https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-bioeng-071516-044517
http://stm.sciencemag.org/content/10/425/eaan2742.short
https://www.nature.com/articles/s41551-017-0140-7
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352431616301092
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http://rspa.royalsocietypublishing.org/content/472/2194/20160225
https://www.nature.com/articles/nmat4289
https://www.ideals.illinois.edu/handle/2142/73068