Progettazione di un sistema automatizzato per la micro-perforazione mediante la tecnologia QMR (Quantum Molecular Resonance) di scaffold decellularizzati di origine porcina

La crescente incidenza di patologie che richiedono la sostituzione o la ricostruzione di tessuti e organi evidenzia la necessità di sviluppare soluzioni alternative al trapianto e agli approcci clinici attuali. In questo contesto, l’ingegneria tissutale si propone come una delle discipline più promettenti per superare i limiti attuali, attraverso lo sviluppo di sostituti “pronti all’uso” e disponibili su larga scala. Il presente lavoro di tesi è stato svolto nel corso di un’attività di tirocinio presso l’azienda Telea Biotech, che ha consentito di partecipare attivamente all’ottimizzazione del trattamento di scaffold vescicali ed esofagei di origine porcina. Tali costrutti vengono ottenuti mediante tecniche di decellularizzazione, che consentono di rimuovere le componenti cellulari, preservando al contempo la matrice extracellulare, mantenendone così le proprietà strutturali e funzionali. L’innovazione introdotta da Telea Biotech consiste nella realizzazione di una matrice di micro-canali sullo scaffold decellularizzato tramite l’impiego della tecnologia QMR (Quantum Molecular Resonance), evitando danni termici al tessuto. La presenza di tali micro-canali favorisce la penetrazione cellulare lungo tutto lo spessore dello scaffold, promuovendo l’adesione e la proliferazione delle cellule staminali che verranno successivamente seminate per ripopolare la matrice e ottenere un costrutto pienamente funzionale. Il progetto della presente tesi ha lo scopo di automatizzare il processo di micro-perforazione degli scaffold, al fine di limitare l’intervento dell’operatore. Le normative che regolano questa tipologia di prodotti, infatti, richiedono che la catena produttiva sia quanto più possibile standardizzata e ripetibile. Le attività svolte, descritte nel dettaglio nel presente elaborato, comprendono la programmazione del robot adibito alla canalizzazione del tessuto, la progettazione e realizzazione mediante stampa 3D del manipolo per il fissaggio dell’ago al robot, l’assemblaggio e la programmazione di un circuito elettronico per il controllo della rotazione dell’esofago e la validazione del setup sperimentale. Infine, sono state eseguite diverse prove di micro-perforazione degli scaffold, che sono stati successivamente valutati al microscopio ottico. L’esito è risultato promettente, in quanto i micro-canali risultano distribuiti uniformemente, senza sovrapposizioni o lacune lungo la superficie. È stato possibile canalizzare l’intero scaffold in modo automatico, eliminando al massimo la necessità dell’intervento dell’operatore. Il presente lavoro pone quindi le basi per una futura standardizzazione e validazione del processo di micro-perforazione delle matrici decellularizzate in un’ottica di produzione industriale, contribuendo al rispetto delle normative riguardanti questa tipologia di prodotti.