Humanitas University apre le porte al 3D Innovation Lab

Il 3D Innovation Lab, situato nel Roberto Rocca Innovation Building del Campus di Humanitas University, ha come obiettivo quella di promuovere, attraverso lo sviluppo di soluzioni innovative basate su tecniche di stampa 3D, la contaminazione tra attività clinica, ricerca scientifica e formazione universitaria, e di favorire la nascita di collaborazioni strategiche con aziende biotech e mondo industriale. La missione è trasformare le scoperte scientifiche condotte in laboratorio in soluzioni reali e applicabili al letto del paziente. Il team, guidato dall’Ing. Paolo Oliva, Head of Research Technology di Humanitas, è composto da ingegneri biomedici e dei materiali, ricercatori biomedici ed esperti di ingegneria dei tessuti.

La manifattura additiva, o stampa 3D, sta rivoluzionando la medicina e le scienze della vita grazie alla sua capacità di unire la ricerca in ingegneria tissutale con la medicina rigenerativa, creare modelli realistici per la formazione preclinica e replicare strutture tissutali non solo a livello macroscopico ma anche microscopico.

Le tecnologie a disposizione del laboratorio sono molteplici, tra queste:

• Uno scanner 3D in grado di catturare immagini ad alta definizione di oggetti tridimensionali – come parti del corpo umano – realistiche sia a livello geometrico macroscopico sia a livello di texture microscopica delle superfici.
• Un parco di stampanti 3D capaci di realizzare organi a dimensione naturale, anche grazie all’impiego combinato di diversi tipi di resine per ottenere materiali di diverse proprietà estetiche e meccaniche – elasticità, resistenza e porosità – in un unico modello anatomico. L’obiettivo è migliorare il training o anche testare device e strategie di delivery dei farmaci.
• Una biostampante 3D di cellule, Electrospider, nata dalla collaborazione tra Bio3DModel – una controllata di SolidWorld Group – e l’Università di Pisa. Questa stampante è in grado di creare colture cellulari tridimensionali che replicano meglio i tessuti dell’organismo, tumori inclusi, dove la tridimensionalità del microambiente tumorale gioca un ruolo fondamentale nei meccanismi patologici.
• Un bioindenter in grado di analizzare le proprietà biomeccaniche dei tessuti, fondamentale per poter poi replicare in modo fedele il tessuto attraverso tecniche di stampa 3D. La macchina fa parte del laboratorio diretto dal prof. Alessandro Zerbi, responsabile della Chirurgia del Pancreas di IRCCS Istituto Clinico Humanitas. ll laboratorio, nato tre anni fa in partnership con il Politecnico di Milano, anche grazie al supporto di Fondazione Humanitas per la Ricerca, per studiare e riprodurre le proprietà biomeccaniche del tessuto pancreatico – particolarmente sfidanti dal punto di vista chirurgico –  costituisce un apripista per lo studio dei phantom organs e oggi si trova negli spazi attigui al 3D Innovation Lab per favorire ulteriori collaborazioni e sinergie.

Esigenze cliniche

Il laboratorio di stampa 3D ha l’obiettivo di creare modelli anatomici patient-specific per supportare la preparazione e l’esecuzione chirurgica di casi selezionati. Questi modelli sono realizzati in modo meticoloso per riflettere le caratteristiche anatomiche uniche del paziente, offrendo ai chirurghi preziose informazioni che migliorano la loro capacità di pianificare e eseguire interventi con una precisione senza precedenti. Il laboratorio è inoltre in corso di certificazione per creare guide di taglio personalizzate in grado di supportare il lavoro dei chirurghi in sala durante interventi complessi. Queste guide su misura sono progettate per migliorare la precisione, ridurre il tempo operatorio e migliorare i risultati clinici. Le collaborazioni già avviate sono molteplici: tra le unità maggiormente coinvolte ci sono la chirurgia epatica, la chirurgia vascolare e cardiologica e la chirurgia del seno.

Phantom avanzati per la formazione

Utilizzando le più recenti tecnologie di stampa 3D, il laboratorio crea modelli ad alta fedeltà che riproducono nei minimi dettagli tessuti sani e patologici. Questi modelli sono essenziali per la formazione dei professionisti sanitari in una varietà di procedure, dalle tecniche diagnostiche di base agli interventi chirurgici complessi. La texture realistica e l’accuratezza anatomica e morfologica dei modelli consentono ai tirocinanti di acquisire esperienza pratica in scenari che rispecchiano fedelmente la realtà, aumentando così la loro competenza e fiducia.

Colmando il divario tra conoscenze teoriche e applicazioni pratiche, i modelli stampati in 3D svolgono un ruolo cruciale nel miglioramento della cura e dei risultati per i pazienti. Il team del 3D Innovation Lab è già impegnato su questo fronte, anche grazie alla stretta collaborazione con il Mario Luzzatto Simulation Center di Humanitas University – oltre 2000 metri quadri interamente dedicati alla simulazione medica real-life.

Ingegneria tissutale e biofabbricazione

Il 3D Innovation Lab è dotato di un’area di laboratorio “wet” dove ci sono strumenti e tecnologie – come la stampante a cellule Electrospider – per realizzare colture cellulari tridimensionali di precisa composizione e architettura, oltreché per la fabbricazione di scaffold biologici (strutture di supporto) capaci di imitare le proprietà fisiche e meccaniche dei tessuti. Quest’area è aperta alla collaborazione di tutti i ricercatori di Humanitas che vogliono espandere in tre dimensioni i loro modelli in vitro, un passaggio fondamentale per lo studio di alcuni processi patologici. Tra i gruppi che stanno iniziando a collaborare in questa area ci sono il laboratorio di Neurosviluppo di Simona Lodato e il laboratorio di Precision Medicine di Salvatore Piscuoglio.