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Aprovechando el poder de los polímeros
9 am En una soleada mañana de martes de agosto, la profesora de ingeniería química Paula Hammond '84, PhD '93, le da la bienvenida a la estudiante de posgrado Rebecca Ladewski a su impecable oficina en el Edificio 66. Después de una pequeña charla, se ponen manos a la obra. -ajuste de la próxima presentación del comité de tesis de Ladewski sobre su trabajo de investigación de técnicas de ensamblaje de polímeros para su uso en células solares y baterías.
Suena el teléfono, pero Hammond lo ignora. Aunque tiene programadas seis reuniones más y acaba de recibir una llamada con un científico francés que quiere unirse a su laboratorio, está completamente concentrada en el tema en cuestión. Ella nunca se distrae, dice Ladewski. Cuando estás con Paula, tienes su atención completa e indivisa.
Mucha gente clama por esa atención. Hammond dirige un grupo de investigación de más de 30 miembros y ayuda a dirigir el Departamento de Ingeniería Química como su director ejecutivo. En un día típico, incluso en verano, su calendario es una columna azul sólida de reuniones con estudiantes, posibles colaboradores y compañeros administradores. Pero la mayoría de los días se las arregla para dedicar tiempo a su pasión científica: diseñar polímeros para ayudar a tratar el cáncer o crear mejores pilas de combustible y baterías.
Los polímeros, cadenas largas de unidades estructurales repetidas, incluyen materiales naturales como el caucho y la celulosa, así como una miríada de materiales sintéticos como el nailon y los plásticos. Muchos polímeros tienen una columna vertebral de carbono a la que se pueden unir otras moléculas, lo que permite al diseñador controlar cómo se comporta el material. Hammond aprovecha esa versatilidad para abordar dos de los desafíos más urgentes del mundo. En un lado de su laboratorio, crea películas y nanopartículas que se dirigen a las células tumorales y administran medicamentos. Por otro lado, está diseñando polímeros que pueden ayudar a aprovechar y almacenar energía limpia.
11 a.m.
Hammond y otro estudiante de posgrado se reúnen con un científico visitante de la Universidad de Petróleo y Minerales King Fahd en Arabia Saudita para discutir su proyecto en curso para desarrollar polímeros que puedan servir como membranas de desalinización más eficientes. Sus diversos intereses de investigación la ponen en una gran demanda como colaboradora; al día siguiente, se reunirá con científicos del Instituto del Cáncer Dana-Farber, Novartis y Merrimack Pharmaceuticals para hablar sobre el desarrollo de sus polímeros para la administración de fármacos como terapias contra el cáncer.
El interés de Hammond por la ciencia tiene raíces profundas. Al crecer en Detroit, soñaba con escribir literatura infantil y participaba en concursos de escritura. Pero también deseaba comprender cómo funcionan las cosas. Le encantaban sus clases de ciencias y descubrió que en su escuela secundaria católica para niñas era fácil convertirse en una nerd de las ciencias.
Si estás en un grupo de chicos y chicas, y tienes 15 o 16 años y un profesor hace una pregunta, es fácil dejar que los chicos respondan, especialmente en [clases como] física avanzada, dice ella. Fue útil tener la libertad de sentir que podía sumergirse en estas cosas y hacer preguntas y que no había nadie que pareciera desalentador.
El padre de Hammond, un bioquímico con doctorado que dirigía los laboratorios de salud de la ciudad de Detroit, y su madre, que fundó una escuela de enfermería en el Wayne County Community College, alentaron su interés y reclutaron amigos científicos para que asesoraran a Paula sobre cómo lograr sus objetivos. Al buscar universidades, llegó a la conclusión de que el MIT era el lugar para ir. En mi opinión, fue una especie de pináculo de la tecnología, dice ella.
Desde el principio, Hammond se centró en la ingeniería química, el campo que le había sugerido su profesor de química de la escuela secundaria. Ni siquiera consideré las otras concentraciones, dice. Mientras tomaba un curso de pregrado con el profesor Edward Merrill, ScD ‘47, se sintió fascinada por la química de los polímeros. Aquí es donde está el poder, dice. Puedes diseñar estos materiales y luego hacen estas cosas geniales.
Después de graduarse, Hammond pasó dos años en Florida como ingeniera de procesos en Motorola, donde fue la única ingeniera negra en una plantilla de miles. Luego se unió al personal de investigación de polímeros en Georgia Tech, donde obtuvo una maestría en ingeniería química. Convencida de que pertenecía a la academia, ingresó en un nuevo programa de doctorado interdisciplinario en tecnología de ciencia de polímeros en el MIT.
Regresar al MIT fue simplemente increíble, recuerda Hammond. A veces, cuando te vas de un lugar y luego regresas, estás un poco decepcionado, no es lo que pensabas. Cuando regresé al MIT, era exactamente lo que me había perdido durante los últimos cuatro años.
Michael Rubner, quien se convirtió en asesor de doctorado de Hammond, notó que tenía un sentido de propósito poco común entre sus compañeros. Todos los estudiantes de posgrado del MIT son brillantes, pero lo que hizo que Paula se destacara es su ... impulso, motivación y deseo de triunfar, dice Rubner, profesor de ciencia e ingeniería de materiales. Paula sabía lo que iba a ser y lo que tenía que hacer para llegar allí.
Para su tesis doctoral, Hammond diseñó poliuretanos y poliésteres que cambian de color cuando se calientan o estiran. Aceptó la oferta del MIT de un puesto de profesora en el momento de la defensa de su tesis y finalmente se hizo cargo del curso de síntesis de polímeros de Merrill. Pero primero pasó un año y medio como investigadora postdoctoral en el laboratorio del químico George Whitesides en Harvard, ayudando a perfeccionar una nueva técnica para imprimir superficies con patrones de escala micrométrica. Conocida como litografía blanda, ahora se usa ampliamente para crear dispositivos de microfluidos.
Hammond tiene una asombrosa habilidad para asumir proyectos no relacionados con su trabajo anterior, dice Whitesides. Ella ha hecho lo que creo que los buenos científicos deberían hacer, dice, que es moverse de un campo a otro, para encontrar cosas en las que puedas contribuir.
12:00 del mediodía
Los miembros del laboratorio de Hammond entran en una sala de conferencias en el quinto piso del Instituto Koch para una reunión de grupo quincenal. Dos estudiantes de posgrado hablan sobre sus últimos resultados mientras sus compañeros de laboratorio comen comida tailandesa y ofrecen sugerencias. Hammond también hace sugerencias, a menudo pidiendo a los presentadores que repasen una técnica con más detalle para desarrollar su confianza y perfeccionar sus habilidades de presentación.
Esta semana, ambas presentaciones se centran en la investigación de pilas de combustible, aunque el laboratorio está dividido de manera bastante uniforme entre proyectos de energía y biomédicos. Esas dos áreas de investigación se desarrollaron a partir del interés de Hammond en la construcción de polímeros. Desde el lanzamiento de su programa de investigación en 1995, ha llegado a ser considerada pionera en una técnica llamada ensamblaje capa por capa, en la que se colocan capas con diferentes propiedades exponiendo alternativamente una superficie a partículas cargadas positiva y negativamente. Un método que desarrolló utiliza un rociador automático para depositar películas delgadas de polímero sobre grandes áreas de superficie. Svaya Nanotechnologies, una empresa fundada por un ex alumno en 2009, obtuvo la licencia de la tecnología y la está desarrollando para crear revestimientos superficiales para semiconductores, pantallas de alta definición y ventanas de bajo consumo energético, entre otros productos.
Las aplicaciones de su trabajo con polímeros relacionadas con la energía incluyen baterías, celdas solares y celdas de combustible. El año pasado, Hammond y sus estudiantes, en colaboración con investigadores de Penn State, diseñaron una nueva película de polímero que mejora drásticamente la eficiencia de las pilas de combustible de metanol. Debido a que el metanol es un líquido a temperatura ambiente, estas celdas de combustible podrían ser mucho más portátiles que las celdas de combustible de hidrógeno, lo que les permite alimentar dispositivos pequeños como teléfonos celulares o computadoras portátiles.
Hammond también está trabajando con Angela Belcher, profesora de ingeniería biológica y ciencia e ingeniería de materiales, en baterías y células solares que se autoensamblan con la ayuda de virus genéticamente modificados, investigación que le presentaron al presidente Obama durante su visita al MIT en 2009. (Fue la única vez que vi a Paula nerviosa, dice Ladewski).
En cuanto al interés de Hammond en las aplicaciones médicas, se arraigó durante un año sabático en 2002 en Caltech, donde le intrigó la idea de diseñar polímeros para la administración de fármacos. Desde entonces, ha desarrollado nanopartículas de polímero que se acercan a los sitios del tumor y liberan su carga cuando ingresan al ambiente ácido del tumor, así como películas delgadas de polímero que pueden diseñarse para transportar múltiples medicamentos a un sitio específico y controlar el momento de su aparición. liberar. Gran parte del trabajo de administración de medicamentos del laboratorio se lleva a cabo o está financiado por compañías farmacéuticas, incluidas Sanofi-Aventis, Johnson and Johnson, Pfizer y Ferrosan.
Hammond sigue de cerca toda la investigación en su laboratorio y se reúne individualmente con cada miembro del laboratorio cada pocas semanas. Si una estudiante no está obteniendo buenos resultados, se enfoca en convertir el revés en algo positivo, dice el estudiante de posgrado Dan Bonner. En lugar de ver un resultado negativo como un obstáculo, dice '¿Qué nos dice esto? ¿Cómo podemos rediseñar nuestro sistema o usarlo en un contexto diferente? ”, Dice.
2:00 pm.
Hammond concluye la reunión del laboratorio y regresa al Edificio 66 para una llamada telefónica rápida con Darrell Irvine, un científico de materiales del MIT y colaborador frecuente, seguida de una reunión para discutir cómo el departamento podría usar un espacio de laboratorio que podría estar disponible en el campus. Klavs Jensen, jefe del Departamento de Ingeniería Química, dice que se adapta bien a cuestiones administrativas tan espinosas.
Para querer hacer ese trabajo, creo que hay que tener mucho amor y respeto por el Instituto y el departamento, porque en realidad es un servicio que haces por todos los demás, dice Jensen. También debe tener las habilidades diplomáticas necesarias y la contundencia para decir 'así es como van a ser las cosas', pero con suerte de una manera que todos sientan que tienen algo que decir.
El deseo de dar voz a todos llevó a Hammond a presidir la Iniciativa sobre raza y diversidad de profesores del MIT, que en 2010 produjo un estudio que concluyó que, si bien los esfuerzos del MIT para contratar y retener a miembros del profesorado de grupos minoritarios subrepresentados han dado lugar a algunos avances en los últimos años, el los resultados son desiguales en todo el Instituto. En el año académico 2009-2010, las minorías subrepresentadas (negros, hispanos y nativos americanos) constituían poco más del 6 por ciento del cuerpo docente del MIT, frente al 4,5 por ciento en 2000–2001.
Aunque su agenda ya estaba repleta, Hammond sintió que si no daba un paso al frente para liderar el comité, las voces de estos miembros de la facultad podrían no ser escuchadas. El comité comenzó su trabajo poco después de que James Sherley, un miembro de la facultad negro, realizara una huelga de hambre en protesta por la negación de la titularidad, una decisión que creía que se debía a su raza. Hammond cree que el caso Sherley no es representativo de la mayoría de las experiencias de profesores de minorías en el MIT. Sin embargo, el MIT no es una especie de oasis donde no hay problemas relacionados con la raza, dice. Es un tema mucho más complejo. Sentí como si se perdieran por completo muchas de las complejidades de los profesores que estaban atravesando su carrera académica en el MIT.
Si bien el MIT ha avanzado en la contratación y retención de profesores de minorías, Hammond cree que se puede hacer más. Hay lugares donde los números podrían aumentar con un poco de pensamiento y esfuerzo concertados, dice ella. He visto jefes de departamento que están muy dispuestos a echarle un vistazo y ver si pueden diseñar soluciones para eso. Eso es lo que hacemos: resolver problemas.
También asesora individualmente a estudiantes de minorías, tanto formalmente, a través del programa de asesoramiento académico del MIT, como informalmente, con los estudiantes que la buscan. Lleva mucho tiempo, pero siento que hay que hacerlo, dice Hammond, cuyo hijo es un estudiante de tercer año en Northeastern University. Te acostumbras y sabes que es parte de garantizar que la próxima generación avance.
6:00 p.m.
Cuando llega a casa del MIT, Hammond se relaja cocinando la cena y comiendo con su esposo, Carmon Cunningham, un estratega de marketing convertido en propietario de una pequeña empresa. Luego se prepara para unas pocas horas más de trabajo, lidiando con cosas que a menudo se pasan por alto durante el día: leer diarios, responder correos electrónicos y decidir en qué concentrarse en las próximas semanas. Mientras planea sus días, Hammond intenta programar bloques de tiempo abiertos para descifrar resultados de laboratorio desconcertantes, hacer planes para nuevos proyectos y redactar artículos científicos. Es mi forma de mantener la cordura, dice.
En un día determinado, se le pide a Paula que haga cualquier cantidad de cosas, por lo que tiene que decir que no, dice Robert Cohen, profesor de ingeniería química que enseñó a Hammond cuando era estudiante de posgrado y ahora colabora ocasionalmente con ella. Piensa en dónde puede tener el mayor impacto, no necesariamente por su propio bien, sino por el impacto en general. Paula sabe cómo tomar decisiones y luego dedica absolutamente todo su tiempo y energía a las cosas en las que elige trabajar.
Habiendo elegido trabajar para curar el cáncer, desarrollar energía más limpia y servir al MIT, Hammond resume su estrategia para encajarlo todo: aprender lo que es importante y concentrarse en eso, y encontrar formas de facilitar todo lo demás que pueda.