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Polina Anikeeva

Polina Olegovna Anikeeva (nacida en 1982) es una científica de materiales estadounidense nacida en Rusia que es profesora de Ciencia e Ingeniería de Materiales, así como de Ciencias Cognitivas y del Cerebro en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). [3] [1] [4] También tiene nombramientos docentes en el Instituto McGovern de Investigación Cerebral y el Laboratorio de Investigación Electrónica del MIT. Su investigación se centra en el desarrollo de herramientas para estudiar las bases moleculares y celulares subyacentes del comportamiento y las enfermedades neurológicas. Recibió el Premio de la Fundación Vilcek de 2018 a la Promesa Creativa en Ciencias Biomédicas, la Beca de Profesores MacVicar de 2020 en el MIT y en 2015 fue nombrada Innovadora Menor de 35 Años por la MIT Technology Review.

Vida temprana y educación

Anikeeva nació en San Petersburgo , Rusia (entonces Leningrado, Unión Soviética), hija de ingenieros mecánicos. [5] A los 12 años, Anikeeva fue admitida en la Escuela Secundaria Físico-Técnica . [6] Estudió biofísica en la Universidad Politécnica Estatal de San Petersburgo , donde trabajó bajo la guía de Tatiana Birshtein , [7] física de polímeros en el Instituto de Compuestos Macromoleculares de la Academia Rusa de Ciencias. Durante sus estudios de pregrado también completó un programa de intercambio en ETH Zurich [3] donde aprendió a analizar la estructura de las proteínas utilizando espectroscopia de resonancia magnética nuclear. [5]

Después de graduarse en 2003, Anikeeva pasó un año trabajando en la División de Química Física del Laboratorio Nacional de Los Álamos , donde desarrolló células fotovoltaicas basadas en puntos cuánticos (QD). [8] En 2004, se inscribió en el programa de doctorado en Ciencia e Ingeniería de Materiales del MIT y se unió al laboratorio de electrónica orgánica de Vladimir Bulović . [2] Mientras era estudiante de posgrado, fue la autora principal de un artículo seminal [9] que informaba sobre un método para generar dispositivos emisores de luz QD con electroluminiscencia sintonizable en el espectro visible (460 nm a 650 nm). Su investigación doctoral fue comercializada por la industria de las pantallas y adquirida por un fabricante que finalmente se convirtió en parte de Samsung . [10]

Investigación y carrera

Anikeeva se trasladó a la Universidad de Stanford y fue designada para el laboratorio de neurociencia de Karl Deisseroth como investigadora postdoctoral, donde creó dispositivos para la estimulación óptica y el registro de circuitos cerebrales. [11] El laboratorio de Deisseroth fue pionero en la optogenética , una técnica que utiliza canales iónicos sensibles a la luz, como las canalrodopsinas, para modular la actividad neuronal. Anikeeva trabajó en la combinación de tetrodos, modalidades electrónicas utilizadas para registrar la actividad neuronal, con guías de ondas ópticas [12] para crear optetrodos. En el laboratorio de Deisseroth, Anikeeva encontró una forma de mejorar las sondas de fibra óptica que estaban utilizando. A través de su versión, incorporó múltiples electrodos, lo que les permitió capturar mejor las señales neuronales. [13] Estos dispositivos optoelectrónicos podrían usarse para registrar la actividad eléctrica invocada por la luz entregada a través de la guía de ondas. [14] [15] [16]

Anikeeva regresó a Cambridge, Massachusetts , como profesora asistente de desarrollo profesional AMAX en el MIT en 2011. [17] El laboratorio de Anikeeva, también conocido como Bioelectronics@MIT, diseña herramientas para estudiar y controlar el sistema nervioso. [18] [19] Al buscar tecnologías inalámbricas, el grupo de Anikeeva ha demostrado técnicas que utilizan campos magnéticos y nanopartículas inyectadas para activar células dentro de los cerebros de ratones. [5]

El trabajo de Anikeeva se centra en sondear el cerebro con materiales más blandos al tiempo que integra varias funciones en un solo dispositivo. Su investigación se centra en crear una forma mucho menos invasiva de estimular las células cerebrales. Su laboratorio tiene dos prioridades de investigación principales. La primera es utilizar la técnica de dibujo térmico, un proceso desarrollado originalmente para aplicaciones como la fibra óptica y los textiles, para crear interfaces neuronales flexibles basadas en fibras y polímeros . [14] [15] [20] [16] En 2015, Anikeeva y sus colaboradores informaron por primera vez sobre estas interfaces neuronales flexibles, que también se conocen como sondas neuronales, y demostraron que podían combinar modalidades ópticas, electrónicas y microfluídicas en un solo dispositivo implantable para la interrogación crónica del sistema nervioso. [14] Estas fibras son una tecnología más avanzada y escalable que sus precursores optetrodos. Desde entonces, Anikeeva y sus estudiantes han creado interfaces neuronales más avanzadas que se pueden personalizar en su laboratorio de NeuroBionics [21] e incluyen materiales como fotorresistencias [22] e hidrogeles. [23]

El segundo tema de investigación principal de Anikeeva es el uso de campos magnéticos para modular de forma inalámbrica la actividad neuronal. A diferencia de la luz, que tiene una profundidad de penetración limitada en los tejidos biológicos debido a la atenuación, los campos magnéticos alternos débiles (AMF) tienen un acoplamiento mínimo con los tejidos biológicos debido a la baja conductividad de los tejidos y la permeabilidad magnética insignificante. [24] En 2015, Anikeeva y sus estudiantes demostraron en un artículo clave publicado en Science [25] que la estimulación magnetotérmica con nanomateriales magnéticos podría usarse para la estimulación cerebral profunda inalámbrica. Los estudios de seguimiento del laboratorio de Anikeeva luego extendieron este concepto para estimular los canales mecanosensibles. [26] Anikeeva y sus colegas también han demostrado que estos nanomateriales magnéticos también pueden usarse para activar la administración de fármacos, [27] la liberación de hormonas, [28] y para estimular los canales iónicos sensibles al ácido . [24]

Investigación actual

El trabajo reciente de Anikeeva explora la interfaz cerebro-intestino, lo que hace avanzar la neurociencia fundamental de la comunicación cerebro-órganos. [5] Si bien su trabajo anterior se centró en el sistema nervioso central, Anikeeva ahora está explorando la comunicación desde el sistema nervioso periférico.

Particularmente intrigada por las señales que se intercambian entre el cerebro y el sistema nervioso, Anikeeva se centró inicialmente en comprender cómo las células sensoriales del intestino influyen en el cerebro y el cuerpo a través de la comunicación neuronal y la liberación de hormonas. [29] Ahora, Anikeeva hace hincapié en la comunicación recíproca entre el cuerpo y el cerebro que implica su interacción bidireccional. Su equipo continúa regulando y explorando funciones que antes se habían atribuido únicamente al control neuronal central. [29]

En mayo de 2023, Anikeeva cofundó y se convirtió en asesora científica del laboratorio NeuroBionics. [30] Su primer dispositivo contiene 6 microelectrodos de tungsteno, un canal óptico para optogenética y fotometría de fibra y un canal fluídico. [31]

Durante el Foro Especial BrainMind sobre Neuromodulación + BCI + IA en junio de 2024, [32] Anikeeva explicó cómo los materiales afilados tradicionales son peligrosos cuando se inyectan en los tejidos blandos del cerebro. Para abordar esto, el equipo de Anikeeva se inspira en la flexibilidad y las capacidades de transmisión de señales de los nervios naturales. [32] El equipo de Anikeeva ya está diseñando fibras rígidas que podrían introducirse en el cerebro, así como fibras más delicadas y gomosas que aún son lo suficientemente resistentes para el tracto digestivo. [33] Gran parte del trabajo reciente de Anikeeva enfatiza la interconexión del cerebro y el cuerpo, y señala que muchas afecciones neurológicas también involucran síntomas gastrointestinales (GI). Sin embargo, el desarrollo de terapias relacionadas con estos trastornos ha demostrado ser un desafío reciente, ya que es difícil administrarlas a través de la barrera hematoencefálica. [34] El trabajo reciente de Anikeeva sobre estimulación magnética ha planteado la posibilidad de evitar la barrera por completo. Sus proyectos futuros apuntan a investigar la interacción entre la salud digestiva y estas afecciones neurológicas. [33]

Charlas TEDx

Anikeeva ha dado charlas TEDx en las que analiza las tecnologías inventadas en su laboratorio y las interfaces neuronales en general.

Premios y honores

Publicaciones seleccionadas

Referencias

  1. ^ ab Polina Anikeeva publicaciones indexadas por Google Scholar
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