Antes mesmo de obter seu diploma de bacharel, a professora do MIT e engenheira biomédica Ellen Roche estava ganhando experiência em pesquisa na indústria de dispositivos médicos. Em seu terceiro ano na National University of Ireland em Galway, Roche participou de um programa de engenharia biomédica no qual os alunos trabalhavam em empresas desenvolvendo novos dispositivos para o atendimento ao paciente.

“Trabalhei em implantes cardiovasculares durante meu estágio e adorei”, diz Roche, professor associado do Instituto de Engenharia Médica e Ciência (IMES) e do Departamento de Engenharia Mecânica do MIT. “Para mim, a experiência inicial na indústria de dispositivos médicos foi muito influente porque me mostrou o processo elaborado do que acontece desde o momento em que uma tecnologia é projetada na bancada, até o momento em que é desenvolvida em um dispositivo meticulosamente testado e confiável que será realmente implantado em um ser humano.”

Na pós-graduação, um programa semelhante levou Roche primeiro à Mednova Ltd. em Galway e depois à sua empresa irmã, Abbott Vascular na Califórnia, inicialmente para uma estadia de seis meses. Roche gostou tanto do trabalho que acabou ficando três anos e meio. Enquanto estava na Mednova e na Abbott, ela trabalhou em um filtro de artéria carótida projetado para prevenir derrame durante o procedimento quando um stent é implantado. Ela também investigou o revestimento de partes dos stents com medicamentos que evitam que as artérias fiquem ocluídas.

Roche, que ganhou estabilidade no MIT em julho de 2023, dirige o Therapeutic Technology Design and Development Lab, que incorpora robótica suave, métodos avançados de fabricação e ferramentas de análise computacional para desenvolver novos dispositivos que ajudam a curar o coração, pulmões e outros tecidos. Alguns dos dispositivos que sua equipe projeta são destinados à implantação em pacientes, como um ventilador robótico suave, enquanto outros, como uma réplica impressa em 3D do coração de um paciente, permitem a pesquisa e o teste de outras terapias.

Ela encoraja seus alunos a encontrar maneiras de colaborar e ser flexível — e obter algum tipo de experiência na indústria enquanto ainda estão na escola. Ela diz que diz a eles: "Estejam abertos a aceitar boas oportunidades conforme elas surgem, trabalhem com pessoas que pensam como vocês e trabalhem duro no que estão fazendo, mas se readaptem quando necessário."

“Há tanta coisa que é muito difícil até mesmo imaginar até que você passe algum tempo na indústria, incluindo submissões regulatórias, controle de qualidade, estudos clínicos, considerações de fabricação, esterilização, confiabilidade, embalagem, rotulagem, distribuição e vendas. É realmente um esforço concentrado de muitas equipes com muitas habilidades para levar um dispositivo aos primeiros estudos em humanos”, diz Roche. “Dito isso, é um dos mais gratificantes.”

Nascida em Galway, filha de um pai engenheiro civil e uma mãe que era radiologista, Roche sempre amou matemática, ciência e construir coisas, e também foi atraída pela medicina. Ela diz que escolheu engenharia biomédica por sua natureza interdisciplinar e seu potencial de impactar a sociedade.

Roche diz que sua mãe teve uma “enorme influência” em suas escolhas de carreira.

Depois de trabalhar na Abbott, Roche diz que descobriu que queria expandir seus estudos e aprender novas tecnologias que pudessem ser aplicadas a dispositivos médicos. Ela voltou para a escola, matriculando-se em um programa de mestrado em bioengenharia no Trinity College em Dublin. Enquanto ganhava seu diploma, ela também trabalhou na Medtronic, onde ajudou a desenvolver uma válvula de substituição para a aorta que foi levada desde a concepção até a aplicação clínica em humanos, um processo que ela diz ter tido a sorte de vivenciar em primeira mão.

Ela também estudou medicina no Royal College of Surgeons, na Irlanda, antes de receber uma bolsa Fulbright para fazer seu doutorado.

“Receber o prêmio Fulbright Science and Technology solidificou meus planos de fazer pós-graduação nos EUA”, ela diz. Ela escolheu como orientadores de doutorado David Mooney, professor de bioengenharia, e Conor Walsh, professor de engenharia e ciências aplicadas da Universidade Harvard. “Eles foram (e ainda são) incrivelmente solidários com meu desenvolvimento pessoal e profissional”, ela diz.

Roche trabalhou em vários dispositivos médicos, incluindo o ventilador implantável macio; um mecanismo que previne o acúmulo de tecido cicatricial; e o coração robótico, criado usando impressão 3D. Para o coração robótico, Roche e sua equipe começam com uma ressonância magnética do coração de um paciente e, usando um material macio, imprimem uma réplica do coração, combinando a anatomia, incluindo quaisquer defeitos. Com um modelo tão realista, os pesquisadores podem então aplicar diferentes tratamentos, como válvulas protéticas ou outros dispositivos implantáveis, para testá-los e aprender mais sobre a biomecânica envolvida.

“Podemos observar vários dispositivos e ajustar o coração, dependendo do que estamos tentando testar”,  disse Roche no podcast “Curiosity Unbounded” com a presidente do MIT, Sally Kornbluth.

O coração impresso em 3D e outros simuladores médicos nos quais a Roche trabalhou facilitam e melhoram muito os testes de intervenções em pacientes — e um dia também podem ser usados ??como dispositivos implantáveis em humanos.

“Você pode imaginar que as pessoas que estão em estágio terminal de insuficiência cardíaca, que estão esperando por um transplante e nessas longas listas, poderiam realmente ter um coração impresso, totalmente sintético e batendo”, disse Roche a Kornbluth.

O trabalho de Roche recebeu muitos prêmios, incluindo um prêmio CAREER da National Science Foundation em 2019, e impulsiona seu empreendedorismo. Sua startup de dispositivos médicos, Spheric Bio, que está desenvolvendo um implante cardíaco minimamente invasivo com o objetivo de prevenir derrames, ganhou o Faculty Founders Initiative Grand Prize em 2022 e o Lab Central Ignite Golden Ticket, que apoia fundadores de startups de grupos tradicionalmente sub-representados em biotecnologia.

Enquanto isso, em uma nomeação dupla de docentes em engenharia mecânica e médica, Roche ganhou o Prêmio Thomas McMahon de Mentoria em 2020, que todo ano é concedido a uma pessoa que "por meio do calor de sua personalidade, inspira e nutre os alunos [do Programa Harvard-MIT em Ciências da Saúde e Tecnologia] em seu crescimento científico e pessoal". Ela também recebeu o Prêmio Harold E. Edgerton de Realização do Corpo Docente em 2023, em reconhecimento ao ensino, pesquisa e serviço excepcionais.

Os avanços atuais da pesquisa que mais entusiasmam Roche, ela diz, incluem tratamentos e dispositivos que podem ser personalizados para serem específicos do paciente, como ensaios in silico e gêmeos digitais, onde abordagens computacionais podem facilitar a investigação de várias intervenções e a previsão de seus resultados.

A pesquisa em expansão da Roche sobre simuladores biorobóticos físicos e modelos computacionais atraiu o interesse da indústria e de equipes clínicas. Ela foi recentemente abordada por um hospital local para construir modelos para treinar cirurgiões cardíacos sobre como selecionar qual bomba ou dispositivo de assistência ventricular usar dependendo do caso particular de um paciente. Os modelos permitem que os cirurgiões explorem a eficácia dos dispositivos de assistência no trabalho.

Roche tem três filhas pequenas, que ela frequentemente leva para o trabalho, onde “elas amam o ambiente, os alunos e o laboratório”, diz ela.

De alguma forma, ela também encontra tempo para fazer triatlos, viajar e experimentar algumas das cervejas locais da Nova Inglaterra. Atualmente, ela está planejando participar de um triatlo com seus dois coorientadores de doutorado, Mooney e Walsh. Felizmente, ela diz que pensa melhor enquanto corre, anda de bicicleta ou nada — ou tarde da noite.

Ativa e bem-sucedida em muitos campos, Roche dá conselhos aparentemente simples aos seus alunos que querem causar impacto no mundo: “Encontre uma maneira de combinar o que você ama, o que você é bom e o que ajudará os outros”.