Si chiama Electrospider ed è la prima biostampante 3D italiana – e una delle pochissime al mondo – capace di combinare l’elettrofilatura con altri strumenti di biofabbricazione, stampando strutture cellulari complesse in ambiente decontaminato con controllo ambientale di temperatura e umidità.

Il macchinario è un chiaro esempio di collaborazione virtuosa tra impresa e ricerca. A rendere possibile questa innovazione sono infatti due realtà: da un lato l’Università di Pisa con il professor Giovanni Vozzi; dall’altro, SolidWorld Group – azienda trevigiana quotata in Borsa e guidata da Roberto Rizzo, attiva nell’integrazione di soluzioni digitali 3D avanzate e intelligenza artificiale per i settori industriali strategici e d’avanguardia. Insieme hanno dato vita a Bio3DPrinting, ufficialmente spin-off dell’Università di Pisa, guidata da Aurora De Acutis, ideatrice della macchina.

«Abbiamo iniziato a lavorare nel settore biomedico nel 2017 ricostruendo modelli digitali, combinando risonanze magnetiche e tomografie di organi interni. Da lì abbiamo cominciato a stamparli con materiali trasparenti, usando la stampa 3D tradizionale, in modo da rendere visibili all’interno neoplasie o altre patologie. È stato il nostro primo approccio, portato avanti con una delle nostre aziende, Bio3DModel, vicino a Firenze», racconta Rizzo.

Quell’esperienza ha acceso l’interesse per la biofabbricazione, portando SolidWorld a incontrare il gruppo pisano che già da anni studiava la biostampa. «Abbiamo conosciuto il professor Vozzi e la sua équipe. Da quel primo contatto, e dalla scoperta che avevano già realizzato un prototipo funzionante di stampante biologica biostampante, è nata Bio3DPrinting. Abbiamo industrializzato quella macchina, iniziato a produrla, certificarla, venderla. La prima è stata installata a Milano, presso la Humanitas University».

Come funziona Electrospider

Ma cosa rende il macchinario così disruptive? Electrospider è oggi una macchina brevettata a livello internazionale – Europa, Cina e Stati Uniti – che rappresenta un unicum nel panorama della stampa 3D biologica. La sua forza risiede nella testa di stampa multicellulare, progettata da De Acutis.

«Electrospider è costruita attorno a un sistema modulare che ospita diversi strumenti di stampa – spiega De Acutis – ognuno dei quali è progettato per depositare un materiale specifico: termoplastici, termosensibili, materiali fotosensibili e idrogel biologici. Ma la vera innovazione è che integra anche l’elettrofilatura, una tecnica che permette di ottenere nanofibre e combinarle con altri strati cellulari in un unico processo sinergico».

Il risultato è una biostampante ibrida, capace di costruire strutture tridimensionali complesse e biologicamente rilevanti, in ambienti controllati, sterili e termoregolati. Il dispositivo è in grado di gestire cellule viventi, come cellule staminali o cellule prelevate direttamente dal paziente, incorporate in bioinchiostri a base di idrogel, e stratificarle secondo una precisa architettura tissutale.

Dalla stampa del tessuto alla personalizzazione della cura

Le applicazioni sono molteplici e alcune già praticabili. Electrospider consente di realizzare piccoli frammenti di tessuto umano, utili per la ricerca di base, lo studio della patogenesi di malattie complesse, oppure per test farmacologici in vitro. Le aziende farmaceutiche e cosmetiche possono utilizzare questi modelli biologici per testare nuovi composti prima di passare alla fase animale o clinica, risparmiando tempo, risorse e limitando problematiche etiche.

Ma il vero salto riguarda la medicina personalizzata, in particolare in ambito oncologico. «Attualmente il paziente viene trattato con combinazioni di farmaci che funzionano per statistica. In pratica, è lui stesso la prima cavia della terapia. Ma non ha tempo da perdere», sottolinea De Acutis. «Con Electrospider possiamo stampare un micro-tessuto tumorale derivato direttamente dalle sue cellule e testare i farmaci in laboratorio. È un cambio di paradigma».

Organi su misura

L’obiettivo, nel lungo periodo, è quello di riuscire a stampare organi tridimensionali impiantabili, paziente-specifici, per rispondere alla crescente carenza di donatori e alle criticità dei trapianti. Oggi sono già stati creati organoidi e microtessuti funzionali, ma il salto all’organo vero e proprio richiede la risoluzione di problemi complessi, come la vascolarizzazione interna.

«Un organo senza una rete vascolare funzionale va in necrosi in poche ore. Per questo servono tecnologie capaci di gestire materiali con risoluzioni diverse. Electrospider è stato concepito per superare questo limite, e rappresenta un ponte concreto tra laboratorio e clinica», spiega De Acutis. Le stime sono prudenti ma ottimiste: nel giro di 10-15 anni, affermano gli sviluppatori, potrebbe essere possibile stampare i primi organi trapiantabili con un alto grado di funzionalità.

Dove si usa già

A oggi Electrospider è stata installata presso il 3D Innovation Lab di Humanitas University di Milano, in una struttura che integra ricerca clinica e universitaria. Ma anche in Svizzera, una multinazionale della medicina rigenerativa la utilizza per stampare scaffold ossei e cartilaginei partendo da collagene, mentre una sede gemella negli Stati Uniti lavora per industrializzare questi processi. Un’ulteriore installazione è prevista poi negli Emirati Arabi.

Il costo elevato – circa 500mila euro – limita l’adozione da parte di strutture pubbliche. «In Italia, la via più percorribile è attraverso ospedali universitari e bandi di ricerca competitivi. Negli Stati Uniti la situazione è più fluida: le strutture private hanno una maggiore capacità di investimento», osserva Rizzo.

Le prossime sfide: intelligenza artificiale e normativa

Tra gli sviluppi previsti c’è l’integrazione con l’intelligenza artificiale: l’obiettivo è implementare un sistema di tuning automatico dei parametri di stampa, per garantire qualità costante e controllo del processo produttivo.

«Stiamo lavorando per far sì che la macchina possa generare in uscita una reportistica completa, utile per la validazione del prodotto finale. Ma l’automazione, la standardizzazione e il controllo qualità saranno sempre più centrali nei prossimi aggiornamenti», anticipa De Acutis.

Resta però un nodo critico: la normativa. Oggi, in Europa come negli Stati Uniti, manca un quadro regolatorio armonizzato che consenta l’uso clinico dei tessuti o organi biostampati. «Siamo stati coinvolti in un sondaggio per costruire un gruppo di lavoro su questo fronte. È un passo importante. La tecnologia è pronta, ma servono direttive chiare per portarla davvero al letto del paziente», conclude.