Canan Dağdeviren

Canan Dağdeviren (nacida el 4 de mayo de 1985) es una académica turca , física , científica de materiales y profesora asociada en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), donde actualmente ocupa la Cátedra LG de Desarrollo Profesional en Artes y Ciencias de los Medios. Dagdeviren es la primera científica turca en la historia de la Sociedad de Harvard en convertirse en miembro junior de la Sociedad de Becarios de la Universidad de Harvard . Como miembro de la facultad, dirige su propio grupo de investigación de Decodificadores Conformables en el Media Lab del MIT . ^[1] El grupo trabaja en la intersección de la ciencia de los materiales, la ingeniería y la ingeniería biomédica. Crean sistemas electromecánicos mecánicamente adaptativos que pueden integrarse íntimamente con el objeto de interés para detección, actuación y recolección de energía, entre otras aplicaciones. ^[1] Dagdeviren cree que la información vital de la naturaleza y el cuerpo humano está "codificada" en varias formas de patrones físicos. Su investigación se centra en la creación de decodificadores conformables que pueden "decodificar" estos patrones en señales beneficiosas y/o energía. ^[1]

Canan Dağdeviren nació en Estambul , Turquía, el 4 de mayo de 1985. Es la mayor de tres hermanos y tiene dos hermanos menores. Canan completó su educación primaria en İzmit , donde también asistió a la escuela secundaria. Sin embargo, su familia se vio obligada a abandonar la ciudad después del terremoto de İzmit de 1999 , y continuó su educación secundaria en Adana .

Dagdeviren se sintió atraída por la exploración científica desde muy joven. En una entrevista con la revista Discover , recuerda que le fascinaba chocar rocas y producir chispas, y dijo: "Me encantaba la idea de deformar este material y crear chispas. Era muy emocionante". ^[2] Otra fuente de inspiración provino de un libro que su padre le regaló sobre la vida de Marie Curie. Rápidamente se enamoró no solo del trabajo de Curie, sino también de la investigación realizada por su esposo Pierre Curie, a quien Dagdeviren considera su "amor científico". Pierre y su hermano Jacques describieron por primera vez la piezoelectricidad en 1880, ^[2] un concepto que luego serviría como fuerza impulsora detrás de muchos de los propios proyectos y aplicaciones de Dagdeviren.

Por último, en el centro de su trabajo se encuentra la propia familia de Dagdeviren. Una de sus primeras fuentes de inspiración fue conocer la historia de su abuelo, que murió de insuficiencia cardíaca a los 28 años. Incluso cuando era niña, se prometió a sí misma que algún día crearía una tecnología que decodificaría y monitorearía problemas de salud similares para honrar su memoria. ^[2]

Canan Dagdeviren estudió ingeniería física en la Universidad Hacettepe de Ankara , donde se graduó en 2007. Obtuvo una maestría en ciencias en la Universidad Sabancı de Estambul y ganó una beca Fulbright para estudiar en los Estados Unidos . ^[3] Con esta beca, eligió realizar investigaciones en ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad de Illinois en Urbana Champaign , donde se centró en explorar técnicas de modelado y crear sistemas biomédicos piezoeléctricos. Aquí, uno de los proyectos que desarrolló fue un recolector de energía piezoeléctrico conformable que convierte la energía mecánica de los movimientos internos de los órganos en energía eléctrica para alimentar dispositivos médicos. Es suave y flexible y se adapta al corazón y a otros tejidos blandos. ^[4] Esta tecnología podría extender la vida útil de la batería de los dispositivos electrónicos implantados o eliminar la necesidad de reemplazar la batería, evitando a los pacientes operaciones repetidas y el riesgo de complicaciones quirúrgicas. En agosto de 2014, recibió su doctorado . ^[5] Su asesor fue John A. Rogers , y el título de su tesis doctoral fue Materiales ferroeléctricos/piezoeléctricos: sensores flexibles/estirables/usables/implantables, actuadores, recolectores de energía mecánica, transductores, microfabricación. ^[6]

Dagdeviren luego fue a Cambridge, Massachusetts , para convertirse en Junior Fellow en la Society of Fellows de la Universidad de Harvard (el primer científico turco en la historia de la Harvard Society en lograrlo), así como investigador asociado postdoctoral en el Instituto Koch para la Investigación Integral del Cáncer del MIT . ^[1] Su asesor postdoctoral fue el profesor del Instituto MIT Robert S. Langer . ^[7]

Dagdeviren se unió a la facultad del MIT como profesora asistente en 2017. Imparte un curso sobre dispositivos conformables cada semestre ^[8] y también se desempeña como asesora de estudiantes de primer año.

Recientemente, fue invitada a realizar una presentación ante la comunidad World.Minds en el simposio anual al que se puede asistir solo por invitación en Zúrich , Suiza. Sus investigaciones y logros más recientes se resumen en su charla World.Minds. ^[9]

YellowBox es una sala limpia utilizada por Conformable Decoders en el MIT Media Lab , que Dagdeviren diseñó y construyó desde cero en 2017. ^[10] Cuando era estudiante de doctorado, se prometió a sí misma que si alguna vez tenía la oportunidad de construir su propio espacio, sería físicamente transparente para que cualquiera que pasara por allí tuviera la capacidad de observar, tomar notas y aprender de ella sin necesidad de permisos especiales. ^[11] Esta inclusividad es parte de lo que hace de YellowBox un entorno científico tan único. Otro aspecto único de YellowBox es que está organizado utilizando la metodología 5S . 5S es un sistema que utiliza cinco prácticas orientadoras para organizar un espacio de trabajo para la eficiencia y la eficacia: clasificar, poner en orden, limpiar, estandarizar y sostener. ^[12] Esencialmente, 5S es una metodología organizacional que utiliza etiquetas visuales, codificadas por colores según la funcionalidad, para organizar los espacios y aumentar la seguridad, identificando peligros potenciales e información de procedimiento. ^[12] Como resultado de este sistema altamente organizado y eficiente, YellowBox logró una certificación Green Labs por Environmental Health & Safety (EHS) en 2017, el primer laboratorio de investigación en el MIT Media Lab en recibir esta designación desde su fundación en 1985. ^[12] Recientemente, Dagdeviren publicó un artículo que aparece en Advanced Intelligent Systems que describe la experiencia de su grupo con una mayor eficiencia, como resultado de los principios de la Metodología 5S. ^[13]

En 2014, Dagdeviren y su equipo desarrollaron recolectores de energía mecánica piezoeléctricos conformados, que se han descrito como "dinamos humanos mecánicamente invisibles". ^[14] Este proyecto busca desarrollar parches piezoeléctricos conformados integrados en prendas personales para extraer energía de los movimientos corporales, como el movimiento de brazos, dedos y piernas. En el futuro, este trabajo podría mejorar la calidad de vida de las personas y potencialmente proporcionar energía respetuosa con el medio ambiente. Dado que estos recolectores de energía funcionan con el movimiento humano en lugar de con la energía de las baterías, se podría eliminar la necesidad de reemplazos y procedimientos quirúrgicos de alto riesgo y alto costo para cambiar las baterías agotadas. ^[14]

En 2017 se publicó el proyecto PZT GI-S (en esencia, "un Fitbit para el estómago" ^[15] ). Dagdeviren y sus colaboradores diseñaron un dispositivo piezoeléctrico ingerible y flexible que detecta la deformación mecánica dentro de la cavidad gástrica. Demostraron las capacidades del sensor en modelos gástricos simulados tanto in vitro como ex vivo, cuantificaron sus comportamientos clave en el tracto gastrointestinal mediante modelos computacionales y validaron su funcionalidad en cerdos despiertos y ambulantes. El dispositivo de prueba de concepto puede conducir al desarrollo de dispositivos piezoeléctricos ingeribles que podrían detectar de manera segura las variaciones mecánicas y recolectar energía mecánica dentro del tracto gastrointestinal para el diagnóstico y tratamiento de trastornos de la motilidad, así como para monitorear la ingestión en aplicaciones bariátricas ^{[16] .}

En 2018, Dagdeviren y su equipo desarrollaron un sistema implantable, controlable de forma remota y miniaturizado de administración de fármacos neuronales que permite un ajuste dinámico de la terapia con una precisión espacial milimétrica. Los recientes avances en medicamentos para trastornos neurodegenerativos están ampliando las oportunidades de mejorar los síntomas debilitantes que sufren los pacientes. Sin embargo, los tratamientos farmacológicos existentes a menudo dependen de la administración sistémica de fármacos, lo que da como resultado una amplia distribución del fármaco y, en consecuencia, un mayor riesgo de toxicidad. Dado que muchos circuitos neuronales clave tienen volúmenes subcúbicos y características específicas de cada célula, la administración de fármacos en pequeños volúmenes en las áreas cerebrales afectadas con una difusión y fuga mínimas es esencial. Dagdeviren y su equipo demuestran que este dispositivo puede modular químicamente la actividad neuronal local en modelos de animales pequeños (roedores) y animales grandes (primates no humanos), al tiempo que permite el registro de la actividad neuronal para permitir el control de la retroalimentación. ^[17]

En 2020, Dagdeviren y su equipo crearon un traje electrónico adaptable a medida (E-TeCS) para realizar una detección fisiológica multimodal (temperatura, frecuencia cardíaca y respiración) a gran escala in vivo . ^[18] El rápido avance de los dispositivos electrónicos y las tecnologías de fabricación ha promovido aún más el campo de los wearables y los textiles inteligentes. Sin embargo, la mayoría de los esfuerzos actuales en electrónica textil se centran en una sola modalidad y cubren un área pequeña. E-TeCS presenta una nueva plataforma de redes de sensores distribuidos modulares y adaptables (es decir, flexibles y estirables) que se pueden integrar en textiles tejidos digitalmente. Esta plataforma se puede personalizar para varias formas, tamaños y funciones utilizando técnicas de fabricación textil y de estampado de prendas estándar, accesibles y de alto rendimiento.

En 2020, Dagdeviren anunció el diseño y las pruebas piloto de un sistema integrado para decodificar las tensiones faciales y predecir la cinemática facial, llamado cFaCES. El sistema consta de películas delgadas piezoeléctricas conformables y de fabricación en masa para el mapeo de las tensiones; modelado multifísico para analizar las interacciones mecánicas no lineales entre el dispositivo conformable y la epidermis; y correlación de imágenes digitales tridimensionales para reconstruir las superficies de los tejidos blandos bajo deformaciones dinámicas, así como para informar sobre el diseño y la colocación del dispositivo. En individuos sanos y en pacientes con esclerosis lateral amiotrófica (ELA), se ha demostrado que las películas delgadas piezoeléctricas, junto con algoritmos para la detección y clasificación en tiempo real de distintas firmas de deformación de la piel, permiten la decodificación confiable de los movimientos faciales. ^[19]

En respuesta directa a la pandemia, el equipo de Dagdeviren desarrolló una innovadora mascarilla facial multimodal adaptable y con sensores (cMaSK) ^[20] que se puede integrar con mascarillas comerciales para monitorear señales relacionadas con enfermedades infecciosas, condiciones ambientales y estado de uso. La geometría delgada y adaptable del sistema de detección cMaSK permite que se aplique a varios tipos de mascarillas sin preocupaciones por el deterioro del rendimiento, como lo demuestran las pruebas de ajuste de la mascarilla. La cMaSK puede monitorear señales biológicas críticas como frecuencia respiratoria, tos, temperatura de la piel y ajuste de la mascarilla con alta precisión al analizar señales de presión de aire, humedad y temperatura. ^[21] La cMaSK proporciona una plataforma para el desarrollo de sistemas de mascarillas inteligentes que pueden proporcionar retroalimentación en tiempo real y pueden ayudar activamente a los usuarios a optimizar el ajuste de la mascarilla. El trabajo de Dagdeviren ofrece una herramienta de investigación modular y personalizable para estudiar tecnologías ambientales y de salud en condiciones del mundo real donde el comportamiento humano puede afectar el rendimiento, profundizando así nuestra comprensión de los comportamientos de uso de mascarillas y las implicaciones resultantes para la salud humana. Esta investigación, publicada en la portada ^[22] de Nature Electronics en 2022, fue concebida, ejecutada y publicada en un lapso de un año, lo que demuestra la capacidad de Canan para responder y liderar un proyecto hasta su finalización de una manera altamente competitiva ante temas de investigación críticos y urgentes.

La administración transdérmica de fármacos inducida por ultrasonidos (sonoforesis) ha permanecido durante mucho tiempo en los carriles secundarios de la investigación académica e industrial, y no ha logrado alcanzar un éxito comercial tangible. Si bien la administración localizada y sin agujas de fármacos es una perspectiva emocionante, el equipo voluminoso y que consume mucha energía y los largos tiempos de exposición no justifican los resultados altamente variables y dependientes del operador en los efectos de mejora de la permeabilidad observados in vivo. En 2023, el equipo de Dagdeviren informó sobre un parche conformable (cUSP) con elementos piezoeléctricos a granel integrados para proporcionar ultrasonidos de exposición corta (10 minutos) y lograr una mejora de 26,2 veces en el transporte de niacinamida a la dermis. ^[23] El sistema final está empaquetado en un factor de forma compacto sobre un sustrato de polímero flexible que se puede aplicar sobre la piel del rostro para facilitar la penetración sin necesidad de usar las manos de los cosmecéuticos populares. ^[24] La facilidad de uso y la alta repetibilidad que ofrece el sistema propuesto proporciona una alternativa innovadora para los pacientes y consumidores que sufren afecciones cutáneas y envejecimiento prematuro de la piel. La última invención de Dagdeviren, cUSP, ha aparecido en la portada del número de junio de Advanced Materials ^[25] y también apareció en la serie Rising Stars. ^[26] La serie Rising Stars pretende celebrar la diversidad de las comunidades científicas internacionales a las que sirven estas revistas de primer nivel mediante la recopilación de artículos de investigación destacados sobre estudios conceptualizados y supervisados ​​por investigadores jóvenes reconocidos de todo el mundo.

Más recientemente, Dagdeviren ha creado un impresionante repertorio de proyectos en tecnologías de ultrasonidos portátiles, tanto para detección como para actuación, publicados en Science Advances. ^[27] Las modalidades de ultrasonido han disfrutado de una larga tradición de estar libres de radiación, ser seguras y efectivas en el tejido humano, pero el diseño, el factor de forma y el costo de las tecnologías de ultrasonido no han cambiado desde su realización original de mano "similar a una varita" de la década de 1970. Democratizar esta tecnología (hacerla más barata, mejor, más accesible y " portátil ") tiene el potencial de revolucionar la calidad y la cantidad de datos médicos disponibles para el diagnóstico temprano de enfermedades. En particular, no es factible que los transductores de ecografía actuales realicen una reconstrucción de imágenes precisa en áreas grandes y curvas. El seno humano presenta un desafío particular, ya que su geometría y deformabilidad son altamente variables no solo entre sujetos sino también en diferentes momentos y edades dentro de un sujeto determinado. Al tener un alto riesgo de cáncer de mama, Canan ha asumido este desafío con calma para desarrollar una tecnología de ultrasonido portátil para la obtención de imágenes longitudinales de tejidos o lesiones mamarias, tanto para fines de diagnóstico y detección temprana del cáncer, como para servir como una nueva ventana no invasiva al comportamiento biológico de un tumor de mama. ^[28] Con el apoyo de los premios NSF CAREER y 3M Non-Tenured Faculty que recibió por este trabajo, su objetivo es realizar importantes contribuciones científicas y de liderazgo en el campo emergente de las herramientas de biosensores ampliamente utilizadas, al tiempo que logra una comprensión más amplia de los tejidos blandos de una manera colectiva y sistemática para mejorar la salud humana. La última investigación de Dagdeviren cuenta con un parche de ultrasonido suave y portátil para la detección temprana del cáncer de mama, inspirado en su difunta tía que falleció debido a cáncer de mama. El dispositivo permite la adquisición de imágenes estandarizadas y reproducibles en toda la mama con una menor dependencia de la capacitación del operador y la compresión del transductor aplicada. Un parche con forma de panal inspirado en la naturaleza combinado con un transductor de matriz en fase unidimensional (1D) es guiado por un rastreador fácil de usar que permite escanear tejidos profundos de gran superficie y obtener imágenes de mama desde múltiples ángulos. Los resultados del dispositivo se han validado de forma cruzada con una sonda de ultrasonido comercial y se han publicado en Nature Electronics . El dispositivo tiene el potencial de introducir interfaces que permitan funciones de próxima generación de tecnologías portátiles, como la monitorización precisa y autónoma de tejidos blandos para obtener imágenes en 3D y estrategias de aprendizaje automático para detectar la progresión de tumores de mama a costes competitivos fuera de un entorno clínico.

Los resultados preliminares de su investigación sobre el parche mamario ya han generado un impulso valioso tanto dentro como fuera de la comunidad académica. En 2021, Canan fue seleccionada para el concurso MIT Future Founders Prize ^[29] , que está diseñado para apoyar a las mejores emprendedoras del profesorado del MIT. Dagdeviren quedó en segundo lugar y recibió 100.000 dólares por su invento. ^[30]

En junio de 2019, Dagdeviren combinó medios, arte y ciencia para crear una exposición que se presentó en el vestíbulo del Media Lab durante ocho meses. La exposición mostraba el trabajo de sus estudiantes y se titulaba Las abejas de la ciencia. En una publicación de blog, explicó: "Al igual que las abejas, mis estudiantes trabajan en la intersección de la naturaleza, el arte y la ciencia, aprovechando tanto sus experiencias en diversos campos de la ciencia y la ingeniería como sus diversos antecedentes culturales, de la misma manera que las abejas extraen el néctar de una gran cantidad de flores diferentes. Luego aplican sus mentes, corazones y manos para crear sistemas electromecánicos únicos, mecánicamente adaptables, a escala micro y nanométrica para el monitoreo de la salud humana: su "miel" científica. ^[31]

En 2014, Dagdeviren se convirtió en el primer científico turco en ser elegido Junior Fellow de Harvard. ^[32]

En 2015, MIT Technology Review la nombró entre los "35 mejores innovadores menores de 35 años" (categoría de inventores), ^[33] y la revista Forbes la seleccionó como una de los "30 mejores menores de 30 años en ciencia". ^[34] Al año siguiente recibió muchos honores, entre ellos ser nombrada Ciudadana Talentosa por la Ciudad de las Ideas de Puebla, México, ^[35] y la Académica de Salud Spotlight por el Instituto Aspen. Obtuvo el primer lugar en la Categoría de Innovación Médica de los Diez Jóvenes Sobresalientes del Mundo (TOYP) por la Cámara Júnior Internacional (JCI), ^[36] y recibió el Premio de Delegada de Innovación y Tecnología de la Academia Estadounidense de Logros 2017. ^[37] Dagdeviren también recibió el Premio de Ciencia y Ciencia para Jóvenes Científicos en la Categoría de Medicina Traslacional por Science/AAAS y SciLifeLab, y asistió a la Ceremonia del Premio Nobel en Estocolmo , Suecia . ^[38]

Desde que comenzó su puesto actual en el Media Lab del MIT, Dagdeviren y sus estudiantes publicaron un artículo titulado "Hacia la medicina personalizada: la evolución de las tecnologías sanitarias imperceptibles", publicado en la edición de noviembre de 2018 de Foresight, una revista de estudios futuros, pensamiento estratégico y políticas. ^[39] El artículo fue seleccionado por el consejo editorial de la revista como un artículo destacado para los premios Emerald Literati Awards de 2019. ^[40]

En 2019, Dagdeviren recibió el premio Kadir Has University Promising Scientist Award, ^[41] y fue reconocida en la lista "40 Under 40" de Fortune Turquía. ^[42] También fue nombrada como una de los "87 ingenieros jóvenes más brillantes" de los Estados Unidos ^[43] por la Academia Nacional de Ingeniería (NAE), y participó en el 25º Simposio anual de Fronteras de la Ingeniería de Estados Unidos (USFOE) de la NAE. ^[44]

En abril de 2021, Dagdeviren recibió dos premios: el premio del Programa de Desarrollo Profesional Temprano de la Facultad (CAREER) de la Fundación Nacional de Ciencias de 2021 y el premio 3M Non-Tenured Faculty. ^[45] El premio CAREER apoyará la investigación de Dagdeviren sobre piezoeléctricos conformables para imágenes de tejidos blandos. ^[45] El premio 3M reconoce a los nuevos profesores destacados que fueron nominados por investigadores de 3M y seleccionados en función de su investigación, experiencia y liderazgo académico. ^[45] Dagdeviren señaló que la combinación de estos dos premios es significativa, porque le permitirán "hacer contribuciones científicas y de liderazgo sustanciales al campo emergente de herramientas de biosensores ampliamente implementadas, y lograr una comprensión más amplia de los tejidos blandos de una manera colectiva y sistémica para mejorar la salud humana". ^[45]

En noviembre de 2023, Dağdeviren fue incluida en la lista de las 100 mujeres de la BBC . ^[46]

El trabajo de Dagdeviren ha aparecido en muchos medios de comunicación, incluidos The Washington Post ^[47] , IEEE Spectrum, ^[48] Forbes, ^[49] Discover Magazine, ^[2] MedGadget, ^[50] Stat News, ^[15] Nature Materials, ^[51] AP News ^[52] y más.

Además de su trabajo en los campos de la ciencia y la ingeniería de los materiales, Dagdeviren busca inspirar a una próxima generación de jóvenes científicos, específicamente mujeres jóvenes que siguen carreras STEM. ^[53] Utiliza las redes sociales como una herramienta para conectarse con mentes jóvenes de todo el mundo, específicamente a través de sus cuentas de Twitter, Instagram y Facebook.

En febrero de 2018, fue invitada a hablar en el evento Mujeres en la Ciencia y la Diplomacia para el Sostener la Paz y el Desarrollo como parte de la celebración del Día Internacional de la Mujer y la Niña en la Ciencia en las Naciones Unidas . ^[54]

Desde 2015, ha participado en numerosos paneles de Mujeres en Ciencia e Ingeniería (WISE) en todo el mundo y en varias actividades de divulgación dirigidas a las mujeres.

A Dagdeviren le gusta compartir su visión personal sobre cómo liderar un grupo de investigación, enseñar y trabajar en YellowBox a través de publicaciones en su blog. ^[55]

En una entrevista, Dagdeviren dijo que se inspiró en dos libros para la ciencia: un libro sobre la vida de la física y química polaco-francesa ganadora de dos premios Nobel Marie Curie (1867-1934) y el libro de memorias del físico teórico turco Erdal İnönü (1926-2007) (Anılar ve Düşünceler). ^[56] También encuentra gran inspiración en Rumi, un poeta persa del siglo XIII que practicaba el sufismo, un movimiento para comprender el universo bajo los lentes de la sensación, la belleza y el amor, así como para preocuparse por la integridad, la dignidad y la sinceridad. ^[57]