A Casa Branca homenageou hoje quatro afiliados do MIT com os maiores prêmios do país para cientistas e inovadores. Em uma cerimônia esta tarde, o presidente Joe Biden anunciou os ganhadores das Medalhas Nacionais de Tecnologia e Inovação e das Medalhas Nacionais de Ciência deste ano.

James Fujimoto '79, SM '81, PhD '84, o Professor Elihu Thomson em Engenharia Elétrica e investigador principal do Laboratório de Pesquisa em Eletrônica (RLE), foi co-recebedor da Medalha Nacional de Tecnologia e Inovação junto com Eric Swanson SM '84, pesquisador afiliado da RLE e mentor do Centro Deshpande de Inovação Tecnológica do MIT, e David Huang '85, SM '89, PhD '93, professor de oftalmologia na Oregon Health and Science University.

Subra Suresh ScD '81, professor emérito de Vannevar Bush e ex-reitor da Escola de Engenharia do MIT, recebeu a Medalha Nacional de Ciência.

“Tudo é possível se nos dedicarmos a isso e, com todos vocês, vocês têm mentes incríveis”, disse o presidente Biden aos homenageados. “Você salvou a vida de pessoas, mudou a maneira como vemos o mundo e o tornou melhor. Não sei se podemos pedir mais nada.”

Fujimoto, Swanson e Huang estão sendo homenageados pela invenção da tomografia de coerência óptica (OCT), uma tecnologia que utiliza luz refletida para gerar imagens de alta resolução de tecidos sensíveis, como o olho, de forma não invasiva. A OCT, que foi introduzida num artigo publicado na revista Science em 1991, tornou-se desde então o padrão de tratamento em oftalmologia e é utilizada no diagnóstico e tratamento de muitas doenças, incluindo degeneração macular, glaucoma e retinopatia diabética.

No início deste ano, os três também ganharam o Prêmio Lasker-DeBakey de Pesquisa Médica Clínica por este trabalho influente.

“A invenção da tomografia de coerência óptica representa um dos maiores avanços de engenharia do MIT nas últimas décadas. O impacto que a pesquisa do Professor Fujimoto, do Dr. o Professor Vannevar Bush de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação.

A Medalha Nacional de Tecnologia e Inovação, criada em 1980, reconhece aqueles que fizeram contribuições duradouras para a competitividade e a qualidade de vida da América e ajudaram a fortalecer a força de trabalho tecnológica do país. Os indicados são selecionados por um distinto comitê independente que representa os setores público e privado.

Fujimoto, Swanson e Huang juntam-se a outros 30 membros da comunidade do MIT que receberam a Medalha Nacional de Tecnologia e Inovação.

No início da década de 1990, Fujimoto, um engenheiro elétrico que ingressou no corpo docente do MIT em 1985, estudava aplicações biomédicas de tecnologias avançadas de laser. Seu laboratório foi abordado por Carmen Puliafito, oftalmologista do New England Eye Center, que perguntou se eles poderiam explorar aplicações de laser para cirurgia ocular.

Huang, então estudante de doutorado no laboratório de Fujimoto, iniciou um projeto que visava medir a espessura da retina usando uma técnica óptica chamada interferometria. Eles uniram forças com Eric Swanson, que era então engenheiro de comunicações por satélite no Laboratório Lincoln do MIT e especialista em comunicação espacial usando óptica. Swanson utilizou fibra óptica e técnicas de detecção de alta velocidade para construir um protótipo de dispositivo que era tão sensível que poderia não apenas fazer medições precisas da retina, mas também ser usado para ver seu interior e permitir imagens de OCT. O instrumento resultante produziu as primeiras imagens transversais de alta resolução da estrutura microscópica da retina.

“Eric trabalhou nisso inicialmente em seu tempo livre. Graças ao seu envolvimento, conseguimos demonstrar que era possível fazer imagens e que isso realmente exigia o uso de técnicas avançadas de satélite e comunicações ópticas”, diz Fujimoto.

A imagem de OCT funciona brilhando finos feixes de luz sobre o tecido, que penetram abaixo de sua superfície. As estruturas dentro do tecido refletem essa luz de volta para um detector, mas como as estruturas em diferentes profundidades refletem a luz de maneira diferente, ela retorna ao detector com um atraso de tempo.

Um computador mede esse atraso para construir um perfil de profundidade da estrutura. A OCT usa múltiplas passagens com feixes de luz para gerar uma série de perfis de profundidade, que são combinados em uma imagem transversal ou 3D que pode mostrar objetos sob a superfície do tecido.

O maior desafio do desenvolvimento da OCT foi determinar como capturar reflexos na velocidade da luz, diz Fujimoto.

“A luz da Lua chega à Terra em 1,3 segundos. Se você está tentando medir algo em escala celular em tecido biológico, é necessária uma resolução de tempo incrivelmente alta. E a quantidade de luz que reflete de volta é muito pequena, da ordem de um bilionésimo da intensidade inicial. A combinação destes é uma coisa muito difícil”, acrescenta.  

Com a experiência da Swanson, eles conseguiram superar esses desafios e projetar um instrumento que pudesse funcionar em um ambiente médico. Os cientistas clínicos Carmen Puliafito e Joel Schuman, do New England Eye Center, conduziram estudos clínicos para obter imagens dos olhos de mais de 5.000 pacientes com retinopatia diabética, degeneração macular relacionada à idade e glaucoma. 

“Esses estudos lançaram as bases para futuras aplicações em oftalmologia, bem como para a comercialização de OCT. Os avanços só foram possíveis devido à colaboração multidisciplinar que abrange medicina clínica, ciência e engenharia”, diz Fujimoto.

Hoje, a OCT é o procedimento oftalmológico mais utilizado, com dezenas de milhões de exames realizados a cada ano internacionalmente. A técnica é tão precisa que pode ser usada para criar imagens de estruturas com apenas cerca de um milésimo de milímetro de tamanho.

Além de suas aplicações em oftalmologia, a OCT tem sido utilizada para obter imagens de placas coronárias no coração que podem causar parada cardíaca súbita e também está sendo aplicada na detecção de câncer e orientação cirúrgica, e em pesquisas fundamentais.

No MIT, Fujimoto e sua equipe do Grupo de Imagens Ópticas Biomédicas e Biofotônica continuam a desenvolver a tecnologia OCT para obter maiores velocidades e resoluções mais altas. Com estes avanços, a tecnologia pode ser utilizada para captar alterações na estrutura microvascular da retina, o que pode ser um marcador precoce de doença. Eles também investigaram outras aplicações da OCT, incluindo imagens in vivo de alta resolução do trato gastrointestinal para detecção precoce do câncer.

Dezenas de grupos de pesquisa em todo o mundo também estão trabalhando em aplicações interessantes da OCT, diz Fujimoto. Uma direção futura promissora envolve o uso da tecnologia para mapear os vasos sanguíneos e avaliar o fluxo sanguíneo de forma não invasiva, observando o movimento das células sanguíneas. Outros grupos estão utilizando a OCT na pesquisa em neurociências.

E algumas empresas estão agora a trabalhar para criar dispositivos OCT que possam ser usados ??em farmácias ou centros de saúde comunitários para rastrear doenças sistémicas não detectadas, como a diabetes, em um maior número de pacientes que não têm acesso fácil ao rastreio, especialmente aqueles em áreas desfavorecidas. comunidades.

“O desenvolvimento de tecnologia que cause impacto requer um compromisso contínuo durante um longo período de tempo. É claro que você precisa de um avanço criativo, mas há muitos avanços ao longo do caminho que podem ser percebidos como incrementais. Mas quando se combinam muitos avanços incrementais com contribuições da comunidade científica internacional e de pessoas de diferentes disciplinas que têm perspectivas diferentes, isso pode ser transformador”, diz Fujimoto.

Suresh está sendo homenageado com a Medalha Nacional de Ciência por seu compromisso com a pesquisa, a educação e a colaboração internacional que fez avançar o estudo da ciência dos materiais e suas aplicações a outras disciplinas e forjou a cooperação entre pessoas e nações.

“Dr. A erudição e os avanços de Suresh no campo da ciência dos materiais são verdadeiramente notáveis. A sua capacidade de promover colaborações de investigação entre disciplinas — e além-fronteiras — teve um impacto duradouro na academia. Quer tenha sido no seu papel como reitor de engenharia no MIT, diretor da National Science Foundation ou presidente da Carnegie Mellon University, as suas contribuições para o ensino da engenharia foram transformadoras”, diz Chandrakasan.

A Medalha Nacional de Ciência foi criada em 1959 e é administrada pela Casa Branca pela National Science Foundation. Concedido anualmente, ele reconhece indivíduos que fizeram contribuições notáveis ??à ciência e à engenharia. Um comitê de nomeados presidenciais seleciona os indicados com base em contribuições extraordinárias para a química, engenharia, computação, matemática ou ciências biológicas, comportamentais/sociais e físicas.

Depois de obter seu doutorado em engenharia mecânica pelo MIT, Suresh ingressou no corpo docente da Brown University, onde foi promovido a professor titular em 1989. Retornou ao MIT em 1993 como professor de ciência e engenharia de materiais e foi nomeado chefe do departamento sete. anos depois.

Durante seu tempo como chefe de departamento, Suresh também atuou como coordenador principal do Instituto na criação da Aliança Cingapura-MIT para Pesquisa e Tecnologia (SMART), a empresa de pesquisa do MIT em Cingapura. Ele também fundou a Empresa Global para MicroMecânica e Medicina Molecular (GEM4), um programa projetado para promover a colaboração, centrado na nanomecânica na biomedicina e na saúde ambiental, através das fronteiras disciplinares em escala global.

Suresh foi nomeado reitor da Escola de Engenharia em 2007. Durante seu mandato como reitor, a escola lançou várias novas iniciativas, incluindo o Centro de Engenharia Computacional e o Programa de Graduação em Engenharia Flexível do MIT. Ele se tornou professor emérito em 2010, após ser nomeado para liderar a National Science Foundation (NSF).

Sob a sua liderança, a NSF lançou o Conselho Global de Investigação, uma organização virtual de chefes de agências de financiamento de ciência e engenharia de mais de 50 países, com o objetivo de promover a colaboração global e a partilha de dados. Ele também supervisionou o estabelecimento do programa Center-Life Balance, uma iniciativa para aumentar o número de mulheres com nível de doutorado nas áreas de ciência e engenharia de 26% para 40% entre 2011 e 2021.   

Suresh deixou a NSF em 2013 para se tornar presidente da Universidade Carnegie Mellon, cargo que ocupou até 2018, quando foi nomeado presidente da Universidade Tecnológica de Nanyang, em Cingapura. Ele retornou para Brown em 2023 como professor titular na Escola de Engenharia.