Permette di fare maggiori simulazioni sugli effetti farmacologici e di ridurre la sperimentazione animale. Il settore cresce e anche in Italia ci sono progetti pronti ad andare sul mercato, come Electro Spider nata all’università di Pisa
Una bio-stampante 3D è un dispositivo che consente di ricreare tessuti compatibili con l’essere umano, ma l’obiettivo a lungo termine dell’industria di settore è quello di ricostruire o sostituire organi malati. Vi sono varie declinazioni di questa tecnologia ma essenzialmente si tratta di combinare materiali biologici, cellule e altri componenti chimici e depositarli strato dopo strato per creare strutture tissutali. Di recente in Italia è stata lanciata Electro Spider, il cui punto di forza è la versatilità nella “costruzione di tessuti umani complessi“, spiega a Wired Giovanni Vozzi, ordinario di Bioingegneria e direttore del Biofabrication Lab presso il centro di ricerca E. Piaggio dell’Università di Pisa, un polo di eccellenza del settore.
Le prospettive di mercato
Il mercato offre diversi modelli di bio-stampanti 3D e gli impieghi sono più diffusi di quanto si creda. Per esempio Poietis in Francia realizza strutture semplici come gli strati di pelle (con o senza peli) per il test di prodotti cosmetici di L’Oréal. Proprio quei trucchi, creme, shampoo e altri prodotti che recano sulle confezioni la scritta dermatologicamente testato e non testato su animale. L’azienda francese si affida a una tecnica di bio-stampa 3D laser-assistita che consente di fare a meno dei classici ugelli presenti nelle stampanti. La sperimentazione in atto dovrebbe portare un giorno alla creazione e replica di follicoli piliferi. Insomma, un’alternativa ai trapianti di capelli.
Il fronte di applicazione più strategico però è soprattutto quello della sperimentazione o test farmacologico, poiché è sufficiente un frammento di tessuto per valutare effetti, rischi, qualità d’azione e altri parametri di un medicinale. “Da maggio entrerà in vigore la direttiva europea che introduce nuovi limiti alla sperimentazione animale per favorire metodi alternativi, come appunto quello della bio-stampa 3D con cellule umane“, ricorda Vozzi.
Ricostruzioni complesse
Il limite delle bio-stampanti 3D è quello di doversi confrontare con la complessità del corpo umano e un altro, grandissimo ostacolo. “I biologi non hanno ancora capito come si possa controllare lo sviluppo di una rete vascolare di grandi dimensioni. Se si impiegano troppi di fattori di crescita endoteliale [il rivestimento interno dei vasi, ndr] il rischio è che le cellule sane diventino tumorali, trasmettendo segnali Rna messaggeri per alterarne altre“, puntualizza Vozzi.
Electro Spider è in grado di riprodurre strutture più articolate con combinazioni cellulari eterogenee. “Se penso a un fegato e faccio uno zoom interno emerge una tassellatura, ovvero gruppi di unità di celle, con forma di prisma esagonale, che si ripetono periodicamente. I vertici di queste figure sono le cellule endoteliali che portano nutrienti, mentre sui lati gli epatociti li metabolizzano e infine gli scarti vengono gestiti al centro, dove ci sono le cellule del dotto biliare che formano una sorta di tubo. Questa configurazione, in piccolo, può essere riprodotta“, assicura Vozzi.
Bio-stampanti 3D, come quelle delle statunitensi Cellink e Allevi, impiegano l’estrusione che in abbinamento a un microago deposita il bio-materiale su un substrato. Il limite è nella pressione attuata proprio durante la fase di estrusione, che potrebbe modificare le cellule stesse e favorire una degenerazione quando le strutture diventano troppo complesse. Electro Spider promette di compiere un passo in avanti nell’aggirare questo rischio.
Questione di materiali
Le bio-stampanti 3D di solito sfruttano materiali che vengono riconosciuti dalle cellule umane come bio-compatibili e quindi indurre la loro adesione e proliferazione. In pratica è come creare una struttura che il corpo umano accoglie e poi progressivamente sostituisce con le proprie cellule: è questo il senso di questa tecnologia.
Già, ma verrebbe da chiedersi che farne di un micro-sfoglietta di tessuto. La risposta arriva, per esempio, dai laboratori annessi ai centri di chemioterapia. I pazienti in cura ricevono un cocktail di farmaci che varia in relazione alla risposta dell’organismo, ma individuare il mix esatto a volte richiede tempo e con l’organismo alterato può essere ancora più complicato. “La biostampa 3D può essere d’aiuto perché con la biopsia iniziale subita dal paziente sappiamo esattamente le caratteristiche delle cellule tumorali. Dopodiché con la stampa potremmo realizzare un’area accogliente per farle proliferare così da ottenere un campo di prova replicabile all’infinito per i medicinali chemioterapici. Aderiscono alla struttura perché assomiglia alla loro“, dice Vozzi.
Dal prototipo al mercato
SolidWorld Group è la realtà imprenditoriale che ha deciso di trasformare Electro Spider, progetto finanziato dall’Università di Pisa, da prototipo di laboratorio in un vero e proprio prodotto commerciale. L’ingegner Roberto Rizzo, presidente dell’azienda trevigiana, ha confermato che una versione più affinata di questa stampante 3D sarà lanciata ufficialmente a maggio e mostrata in occasione di Medica 2022, la fiera internazionale della medicina e della tecnica ospedaliera che si terrà a Düsseldorf in autunno.
Sarà grande come un frigorifero ma il prezzo non è stato ancora definito con precisione. Si parla di una cifra non inferiore ai 280mila euro, in linea con la concorrenza. Parallelamente sarà costituita una startup che possa sostenere il progetto di sviluppo nel tempo e migliorare le sinergie dei gruppi di lavoro. SolidWorld Group è effettivamente in espansione e alla ricerca di nuovo personale e talenti perché servono più sviluppatori, bio-ingegneri e ingegneri 3D per una sfida di tale portata.
Le prospettive di mercato
Grand View Research, una società californiana specialista in indagini e analisi di mercato, ha stimato per la bio-stampa 3D un volume di business globale pari a 4,4 miliardi di dollari entro il 2028 e un tasso di crescita annuale del 15,8% in circa sette anni. E questo anche grazie all’epidemia di Covid-19 e la conseguente esigenza di sperimentazione sui farmaci. Il settore dominante è quello medico con circa il 36% del fatturato, per via dei notevoli investimenti ricevuti per lo sviluppo di soluzioni dedicate alla generazione di organi e tessuti, pillole, protesi e impianti. In secondo luogo l’impegno si concentra su bio-sensori, test di consumo, bio-inchiostri e alimentare.
Due realtà di riferimento come 3D Systems e CollPlant Biotechnologies, nel 2020, hanno siglato anche un accordo di sviluppo congiunto per promuovere e accelerare le innovazioni nel settore biomedico. Tra i leader del settore ci sono Envisiontec, Organovo Holdings, Inventia Life Science, Poietis, Vivax Bio, Allevi, Cyfuse Biomedical, 3D Bioprinting Solutions, Cellink Global e Regemat 3D. Il Nord America detiene il 32% del fatturato. Ma l’Asia-Pacifico è l’area in più rapida crescita.
Fonte https://www.wired.it/article/stampa-3d-biotech-pisa/
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