Con la notizia degli ultimi giorni del secondo paziente al mondo a ricevere un trapianto di un cuore di maiale, “Sanità e Biomedicale” si riconferma uno campi dei più prolifici sia lato applicativo che in quello della ricerca. Ad operare sono stati esperti della Scuola di Medicina dell’Università del Maryland, che hanno effettuato questo intervento per la seconda volta.
Il caso di Lawrence Faucette, l’uomo di 58 anni che si è sottoposto all’intervento attualmente in terapia anti-rigetto, è uno dei tanti punti significativi delle ricadute che sta avendo la Ricerca Scientifica in ambito di dispositivi medici, tra i quali quelli dedicati al trapianto di organi. Impatto non solo generato dai laboratori oltreoceano. Anche l’Italia sta avendo crescita e sviluppo significativi nel campo. Ne è un esempio “BIOLAB PERFUSOR”: dispositivo medico di perfusione meccanico nato nei laboratori dell’Università degli Studi di Firenze grazie al lavoro di Mattia Dimitri, Fabio Staderini, Lucrezia Mazzantini, Sara Aquino, Andrea Corvi, Fabio Cianchi e Federico Linari.
Il brevetto riconferma l’importanza dello sviluppo del settore biomedicale in Italia. A parlare sono i dati di tracciamento della piattaforma Knowledge Share. Infatti “BIOLAB PERFUSOR” è il brevetto più visualizzato per “Sanità e Biomedicale” per il mese di agosto. A questo proposito abbiamo intervistato Mattia Dimitri, Ricercatore dell’Università degli Studi di Firenze.
Ci racconti di lei, background e ruolo/interessi nel mondo della ricerca.
Fin dall’inizio degli studi universitari sono sempre stato uno studente curioso. Ho iniziato il mio percorso accademico in Ingegneria Meccanica ma già dal secondo anno iniziai a contaminare gli studi con dei rudimenti di robotica ed automazione per poi proseguire con la Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica addentrandomi nei rotismi epicicloidali e nella complessa dinamica dei veicoli terresti e concludendo infine il mio percorso con una tesi più tirocinio aziendale in cui mi sono avventurato nella progettazione di parti strutturali e funzionali di un elicottero ultraleggero. Ancora oggi, ripensandoci, sorrido per tutte quelle volte che mi sono letteralmente catapultato fuori dalla mia comfort zone. Per mia natura quindi, quando ebbi l’opportunità di partecipare alla selezione per il Dottorato di Ricerca In Ingegneria Industriale, decisi di applicare per un progetto ambizioso nel settore della Bioingegneria e per il quale ancora oggi nutro un forte interesse: Sviluppare un trattamento ad Ultrasuoni non invasivo per distruggere selettivamente le cellule tumorali del pancreas eccitandole alla loro frequenza di risonanza. Ad oggi ricopro il ruolo di Ricercatore presso l’Università degli Studi di Firenze e posso dire che in tutti gli anni accademici ho avuto l’opportunità di lavorare fianco a fianco con professori e colleghi straordinari da cui ho sempre cercato di imparare qualcosa di nuovo. Credo che sia proprio grazie ai loro insegnamenti se oggi sono riuscito a mettere assieme un team multidisciplinare come quello che ha dato vita a “BIOLAB PERFUSOR” e che sono certo sarà in grado di condurre la ricerca sui dispositivi per la perfusione e trapianto di organi ad un livello sempre più alto. Posso inoltre sottolineare che questo progetto poteva nascere solo da un team eterogeneo che riflette l’immagine dell’Ingegneria Biomedica, dove le competenze meccaniche, elettroniche, informatiche e gestionali si amalgamano per dare vita a nuovi dispositivi sempre più complessi e raffinati in grado di aprire nuove strade per la scienza della vita.
Il progetto “BIOLAB PERFUSOR”: dall’idea alle potenzialità di mercato.
Il progetto “BIOLAB PERFUSOR” nasce con l’obiettivo primo di soddisfare le esigenze sperimentali per lo sviluppo di dispositivi chirurgici ad energia. In particolare il “BIOLAB PERFUSOR” è progettato per permettere di riprodurre e mantenere nel tempo le condizioni fisiologiche di pressione sanguigna e di temperatura degli organi animali.
L’utilizzo di un dispositivo con queste capacità ha permesso di condurre una sperimentazione che ha validato dei risultati di termoablazione a microonde con circuitazione sanguigna che ci ha portato ad uno sviluppo efficace oltre ogni aspettativa. Il dispositivo infatti non è solo in grado di ricreare gli effetti di sottrazione energetica per la durata di un processo di termoablazione standard (che varia dai 10 ai 30 minuti) bensì permette di perfondere l’organo, senza arrecare evidenti danni ai vasi o agli alberi vascolari, per oltre 4 ore.
Da questa prima esperienza il team si è focalizzato molto sul progetto, approfondendo ed integrando i componenti del dispositivo necessari a garantire un corretto monitoraggio non solo della temperatura del fluido di perfusione ma anche della pressione di circolazione, di ossigenazione del perfusato e di filtraggio per evitare l’occlusione dei vasi per la presenza di eventuali coaguli.
Il lavoro di ricerca ha permesso di condurre una sperimentazione a confronto con dispositivi già sul mercato e di convalidare l’efficacia di perfusione del dispositivo sviluppato testando la vitalità di diverse tipologie di organi che sono stati sottoposti a trattamento per un tempo indicativo di 4 ore e per i quali sono stati prelevati dei campioni sia in normotermia che ipotermia. Contemporaneamente abbiamo ricevuto anche parere positivo per il deposito del brevetto che quindi ha motivato tutto il team a continuare migliorare il prodotto ed il processo di perfusione.
Come funziona “BIOLAB PERFUSOR” e come migliora lo “status quo” delle tecnologie attualmente utilizzate?
L’uso di perfusori di organi generalmente può contribuire ad aumentare il numero di organi disponibili per il trapianto in diversi modi.
Il primo è il prolungamento della durata di conservazione. I perfusori possono mantenere gli organi in condizioni di temperatura e ossigenazione ottimali per un periodo di tempo più lungo rispetto al tradizionale metodo di conservazione a freddo. Questo può estendere la finestra temporale entro cui l’organo può essere trapiantato.
Dopodiché si ha un miglioramento della qualità dell’organo. L’uso di perfusori può migliorare la qualità dell’organo del donatore, riducendo il danno cellulare e preservando la funzionalità dell’organo durante la conservazione. Questo può aumentare il tasso di successo dei trapianti e la durata della vita dell’organo trapiantato.
Un terzo punto riguarda poi l’ampliamento del bacino di donatori. Poiché i perfusori, possono migliorare la qualità e l’idoneità degli organi prelevati da donatori marginali o deceduti a causa di arresto cardiaco, possono consentire di utilizzare un numero maggiore di organi che altrimenti sarebbero stati considerati inadatti per il trapianto.
Infine è da considerare anche il trattamento degli organi lesi. Alcuni perfusori consentono di somministrare farmaci e trattamenti direttamente agli organi durante il processo di perfusione, il che può contribuire a recuperare organi che potrebbero altrimenti essere scartati a causa di lesioni o condizioni preesistenti.
BIOLAB PERFUSOR può perfondere sia in ipotermia (a basse temperature) che in normotermia (a temperatura corporea) offrendo un vantaggio competitivo significativo nel campo dei trapianti di organi. Il tutto è possibile grazie ad un sistema di scambio termico messo a punto dal team di R&D e che è in costante aggiornamento per assicurare sempre una maggiore affidabilità ed efficacia.
Il primo vantaggio è certamente la flessibilità di utilizzo del “BIOLAB PERFUSOR”. Questo tipo di Perfusore permette ai medici di adattare il trattamento in base alle specifiche esigenze dell’organo del donatore. Ad esempio alcuni organi potrebbero beneficiare di una perfusione Normotermica per il recupero funzionale, mentre altri potrebbero richiedere una perfusione Ipotermica: la scelta della modalità di perfusione consente di migliorare la qualità e la funzionalità dell’organo.
Il secondo vantaggio è sicuramente l’ampliamento della finestra temporale utile per il trapianto. Il processo di perfusione con cicli di temperatura che si adattano alle esigenze cliniche permette di prolungare la durata della conservazione e conseguentemente incrementare il recupero di organi da donatori distanti o per coordinare meglio i trapianti in caso di complessità logistica.
Ricordiamo inoltre che la temperatura non è il solo parametro che può essere controllato ma la sensoristica del perfusore permetterà di monitorare parametri come pressione venosa ed arteriosa, eventuale presenza di coaguli, umidità superficiale dell’organo e livello di ossigenazione del perfusato rendendo il dispositivo versatile e utilizzabile per molte tipologie di ricerche cliniche.
Avanzamento del progetto ad oggi e piani per il futuro: cosa state cercando? Ci sono state richieste di applicazioni in altre tipologie di trapianti oltre a quella del fegato (se possibile come processo)?
Il progetto ad oggi è in fase esplorativa su più campi di applicazione. Stiamo valutando il suo impiego anche in ambito farmacologico, per test su organi marginali, puntando al loro recupero completo per un successivo trapianto. Considerando la natura della piattaforma di perfusione che permette sia una perfusione ipotermica a 4°C che normotermica a 37°C, stiamo ricevendo molte richieste da parte dei clinici di poter effettuare sperimentazioni con il nostro dispositivo o di adattarlo secondo le loro esigenze, al fine di comprendere al meglio quale processo di perfusione extracorporea sia più indicato a seconda delle condizioni e della tipologia dell’organo da perfondere.
Spinoff o no-spinoff? Se no perché? Se sì con chi? (investitori / partner industriali?) di quanto avrebbe bisogno in termini economici?
La spinoff è certamente un’opzione che il team sta prendendo in considerazione. Crediamo fermamente che l’Università possa dare un supporto consistente, specialmente nella fase di sviluppo della start-up. In questa fase è essenziale strutturare il business in modo robusto e volto alla completa valorizzazione della tecnologia sviluppata e del “know-how” dei soci per la sua trasformazione in un prodotto di qualità destinato al mercato di riferimento.
L’Università degli Studi di Firenze, che è al momento detentrice e sfruttatrice economica del brevetto della macchina, è certamente la prima opzione. Siamo inoltre in fase di trattativa anche con Venture Capital di settore che potrebbero supportarci per lo sviluppo industriale in modo più consistente.
In termini economici per portare un primo dispositivo sul mercato sono stati stimati dei costi indicativi di 5.000.000 € che coprirebbero tutte le fasi di sviluppo, collaudo, certificazione e di messa in produzione.
Avete ricevuto dei contatti grazie alla piattaforma Knowledge Share? Che cosa si aspetta da una piattaforma di questo tipo?
Al momento non abbiamo ricevuto contatti dalla piattaforma Knowledge Share ma ci aspettiamo che possano contattarci investitori che vogliano conoscere meglio e più da vicino il dispositivo che abbiamo sviluppato al fine di stabilire accordi di sviluppo industriale e sanitario di ampio orizzonte temporale.
Per maggiori approfondimenti su “BIOLAB PERFUSOR”: ‘BIOLAB PERFUSOR’ – Dispositivo medico di perfusione meccanica | Knowledgeshare (knowledge-share.eu)
Il Team di ricerca di “BIOLAB PERFUSOR”
