La biostampa 3D sta entrando in una fase più concreta della ricerca biomedicale. Non si parla più soltanto di costruire in laboratorio strutture biologiche dimostrative, ma di creare modelli utili per studiare malattie, osservare il comportamento delle cellule e valutare la risposta ai farmaci in condizioni più vicine a quelle del corpo umano.
In questo scenario si inserisce SolidWorld Group S.p.A., gruppo tecnologico italiano quotato su Euronext Growth Milan con ticker S3D, attivo nelle soluzioni digitali 3D e nell’intelligenza artificiale per industria, biomedicale e difesa. Il gruppo, fondato da Roberto Rizzo, sta dando particolare attenzione al 3D bioprinting come tecnologia abilitante per la ricerca oncologica e per lo sviluppo di modelli biologici personalizzati.
Il punto centrale è semplice da spiegare, ma difficile da realizzare: molti test oncologici vengono ancora condotti su colture cellulari bidimensionali o su modelli animali. Questi strumenti hanno avuto e continuano ad avere un ruolo importante nella ricerca, ma non riproducono sempre in modo adeguato la complessità del tumore umano. Un tumore non è un insieme piatto di cellule su una superficie di plastica. È un microambiente tridimensionale composto da cellule tumorali, matrice extracellulare, cellule stromali, vasi, segnali chimici, gradienti di ossigeno, nutrienti, rigidità meccaniche differenti e interazioni con il sistema immunitario.
La biostampa 3D cerca di costruire modelli più vicini a questa complessità. Non replica ancora in modo completo un tumore umano, ma permette di creare strutture tridimensionali con cellule e biomateriali distribuiti nello spazio in modo più controllato. Questo può aiutare i ricercatori a studiare crescita tumorale, invasività, resistenza ai farmaci e risposta alle terapie in un ambiente più realistico rispetto alle colture 2D.
Perché i modelli tumorali 3D sono importanti
Uno dei problemi della ricerca oncologica è il passaggio dal laboratorio alla clinica. Molti composti mostrano risultati interessanti nelle prime fasi sperimentali, ma non arrivano al paziente perché non superano le fasi successive di sviluppo. Le ragioni sono diverse: tossicità, scarsa efficacia, differenze tra modello sperimentale e tumore reale, eterogeneità tra pazienti, limiti nella simulazione del microambiente tumorale.
Le colture 2D sono semplici, economiche e utili per molti esperimenti, ma appiattiscono la biologia. Le cellule crescono su una superficie rigida e uniforme, senza una vera architettura tridimensionale. In un tumore reale, invece, le cellule si trovano immerse in una matrice, ricevono segnali da più direzioni, competono per ossigeno e nutrienti, comunicano con altri tipi cellulari e rispondono ai farmaci in modo influenzato anche dalla geometria del tessuto.
I modelli 3D possono introdurre parte di questa complessità. Un costrutto biostampato può essere progettato per includere più tipi cellulari, materiali con diversa rigidità, microstrutture porose, zone con differente diffusione del farmaco e persino canali perfusabili. Questo consente di osservare fenomeni che in 2D sono difficili da rilevare, come la formazione di zone ipossiche, la penetrazione non uniforme di un trattamento o la diversa risposta delle cellule in base alla loro posizione nel tessuto.
Nel caso dell’oncologia, questi dettagli contano. La resistenza ai farmaci non dipende solo dalla cellula tumorale isolata, ma anche dal microambiente che la circonda. La biostampa 3D offre quindi una piattaforma sperimentale per studiare il tumore come sistema, non come semplice monostrato cellulare.
Electrospider: la piattaforma di biostampa di SolidWorld
Dentro questo contesto si colloca Electrospider, piattaforma proprietaria di bioprinting sviluppata da Bio3DPrinting, società nata dalla collaborazione tra SolidWorld Group e Università di Pisa. Electrospider è una tecnologia multiscala e multimateriale pensata per la biofabbricazione di costrutti cellulari complessi.
La piattaforma combina diverse tecniche di deposizione e fabbricazione biologica in un unico ambiente di lavoro. L’obiettivo è superare uno dei limiti classici della biostampa: la difficoltà di lavorare con più biomateriali, più scale dimensionali e più funzioni nello stesso costrutto. Un tessuto umano non è fatto da un solo materiale e da una sola geometria. Ha fibre, cellule, matrice, porosità, zone più rigide, zone più morbide, canali e segnali biochimici distribuiti.
Per avvicinarsi a questa complessità serve una piattaforma capace di combinare bioinchiostri, idrogel, cellule e strutture di supporto con un controllo sufficiente della forma e della distribuzione spaziale. Electrospider è stata pensata per questo tipo di lavoro: non soltanto stampare una forma, ma creare un ambiente tridimensionale in cui cellule e materiali possano essere disposti con logica biologica.
SolidWorld presenta Electrospider come uno degli asset strategici della propria divisione biomedicale. Il collegamento con Bio3DPrinting e con l’Università di Pisa è un elemento importante, perché la biostampa richiede competenze diverse: ingegneria, biologia cellulare, scienza dei materiali, software, automazione, imaging e validazione sperimentale.
Dalla stampa del tessuto al modello di malattia
Nel campo biomedicale, la stampa 3D può essere usata per produrre modelli anatomici, dispositivi, guide chirurgiche, impianti, scaffold e strumenti di ricerca. Il bioprinting aggiunge un livello ulteriore: lavora con cellule vive e biomateriali compatibili con l’ambiente biologico.
Per la ricerca oncologica, il valore non sta nel “creare un tumore” in senso generico, ma nel costruire modelli controllabili. Un laboratorio può progettare un costrutto con cellule tumorali, cellule stromali e matrice idrogel; può modificarne composizione e geometria; può osservare come il farmaco penetra nella struttura; può confrontare risposte tra campioni diversi; può usare cellule derivate da pazienti per avvicinarsi a un approccio più personalizzato.
Questa direzione è rilevante anche per la medicina di precisione. In teoria, un frammento di tessuto tumorale del paziente potrebbe essere usato per generare un modello in vitro sul quale testare combinazioni terapeutiche. Non è un passaggio banale e non significa che ogni paziente avrà in tempi brevi il proprio tumore stampato in 3D per scegliere la terapia. Però la direzione scientifica è chiara: costruire modelli più rappresentativi del singolo paziente per ridurre l’incertezza nella scelta dei trattamenti.
La biostampa può quindi diventare un ponte tra laboratorio e clinica. Da un lato consente esperimenti più controllati rispetto ai tessuti naturali; dall’altro può incorporare una complessità maggiore rispetto ai modelli cellulari tradizionali.
Il ruolo dell’intelligenza artificiale
SolidWorld collega il proprio sviluppo nel bioprinting anche all’intelligenza artificiale. L’IA può entrare in diverse fasi del processo: progettazione del costrutto, ottimizzazione dei bioinchiostri, controllo dei parametri di stampa, analisi delle immagini, interpretazione della risposta ai farmaci e confronto tra grandi quantità di dati sperimentali.
Nel bioprinting, il materiale non è inerte come un polimero tecnico o una polvere metallica. Un bioinchiostro deve essere stampabile, mantenere la forma, non danneggiare le cellule, permettere la diffusione di nutrienti, supportare l’adesione e, in alcuni casi, degradarsi o modificarsi nel tempo. Trovare il giusto equilibrio tra viscosità, reticolazione, vitalità cellulare e risoluzione di stampa può richiedere molte prove.
L’intelligenza artificiale può aiutare a ridurre il numero di tentativi, analizzando dati sperimentali e suggerendo combinazioni più promettenti. Può anche supportare il controllo qualità, riconoscendo difetti di stampa, variazioni morfologiche o risposte cellulari misurate tramite imaging.
Nell’oncologia sperimentale, l’IA può essere utile anche dopo la stampa. Un modello tumorale 3D genera immagini, segnali, misure di vitalità cellulare, dati metabolici e risultati di esposizione ai farmaci. Interpretare queste informazioni richiede strumenti capaci di collegare forma, composizione e risposta biologica. In questo senso, bioprinting e intelligenza artificiale non sono due filoni separati: possono diventare parti dello stesso flusso di ricerca.
Dal 3D al 4D e 5D bioprinting
Nel comunicato di SolidWorld si fa riferimento anche alle evoluzioni del 4D e 5D bioprinting. Queste espressioni vanno lette con attenzione, perché indicano direzioni di ricerca più che prodotti già maturi su larga scala.
Nel 4D bioprinting, la quarta dimensione è il tempo. Il costrutto non viene pensato come oggetto statico, ma come struttura che può cambiare forma, proprietà o comportamento in risposta a stimoli: temperatura, pH, luce, enzimi, idratazione, segnali chimici o maturazione cellulare. Questo è interessante perché i tessuti biologici non sono mai fermi. Crescono, si rimodellano, si irrigidiscono, si degradano, rispondono agli stimoli.
Il 5D bioprinting è un concetto meno standardizzato, ma viene spesso associato a strategie di stampa più complesse, traiettorie non planari, geometrie dinamiche o integrazione di più parametri funzionali. In ogni caso, il messaggio è che la biofabbricazione sta andando oltre il semplice deposito strato su strato. L’obiettivo è produrre modelli più coerenti con il comportamento reale dei tessuti.
Per l’oncologia, questo significa poter immaginare modelli tumorali che non siano solo “fotografie” tridimensionali, ma sistemi in grado di evolvere, rispondere ai trattamenti e mostrare dinamiche biologiche nel tempo.
Organ-on-a-chip e metastasi multi-organo
Un altro fronte di sviluppo è l’integrazione tra bioprinting e piattaforme organ-on-a-chip. Questi dispositivi usano microfluidica per far scorrere liquidi, nutrienti, farmaci o cellule attraverso piccoli canali, simulando alcune condizioni dinamiche presenti nel corpo.
Un modello tumorale statico è utile, ma molti fenomeni oncologici dipendono dal flusso, dalla perfusione, dalla comunicazione tra tessuti e dalla migrazione cellulare. Collegare modelli biostampati a sistemi microfluidici può permettere di studiare meglio angiogenesi, invasione, risposta immunitaria, tossicità e metastasi.
Il tema delle metastasi è centrale perché molti tumori diventano letali non solo per la massa primaria, ma per la capacità di diffondersi in altri organi. Piattaforme multi-organo su chip potrebbero consentire di osservare interazioni tra tessuti diversi, ad esempio tumore, fegato, osso, polmone o sistema vascolare, in un sistema sperimentale controllato.
Anche qui è necessario evitare semplificazioni. Un organ-on-a-chip non è un corpo umano in miniatura. È un modello. Ma i modelli servono proprio a isolare variabili, osservare fenomeni e ridurre la distanza tra sperimentazione e realtà biologica.
Ridurre l’uso di animali, non sostituire tutto subito
Uno dei vantaggi spesso associati al bioprinting è la possibilità di ridurre la dipendenza dalla sperimentazione animale. Questo è un obiettivo importante, sia dal punto di vista etico sia dal punto di vista scientifico. I modelli animali non riproducono sempre fedelmente la biologia umana e possono portare a risultati difficili da trasferire nella clinica.
La biostampa 3D può offrire alternative o strumenti complementari, soprattutto nelle prime fasi di screening farmacologico e nello studio di meccanismi cellulari. Tuttavia, non è corretto dire che eliminerà a breve tutti i test animali. La validazione di un farmaco richiede ancora un percorso regolatorio complesso, e i modelli biostampati devono dimostrare robustezza, riproducibilità e rilevanza biologica.
Il valore più realistico, oggi, è la possibilità di usare modelli 3D umani per selezionare meglio i candidati, ridurre test inutili, migliorare la comprensione del meccanismo d’azione e rafforzare i dati preclinici prima delle fasi successive. Se un modello in vitro più realistico permette di scartare prima una molecola debole o di individuare una combinazione più promettente, il processo di sviluppo può diventare più efficiente.
Bioinchiostri, idrogel e materiali per modelli tumorali
La qualità di un modello biostampato dipende molto dai materiali. I bioinchiostri devono contenere o supportare cellule vive e devono formare una struttura stabile dopo la deposizione. Tra i materiali più usati nella ricerca ci sono GelMA, alginato, fibrina, collagene e altri idrogel biocompatibili.
Ogni materiale ha vantaggi e limiti. L’alginato è facile da reticolare e molto usato, ma non sempre offre alle cellule gli stessi segnali di adesione della matrice naturale. Il collagene è più vicino ad alcuni tessuti biologici, ma può essere più difficile da stampare con precisione. GelMA consente un buon compromesso tra biocompatibilità, modulazione meccanica e fotoreticolazione, ma richiede parametri controllati.
Nel caso dei tumori, il materiale non è un semplice supporto. La rigidità della matrice, la porosità, la degradazione e la diffusione dei farmaci possono influenzare la risposta cellulare. Un modello tumorale stampato in 3D deve quindi essere progettato non solo per avere una forma, ma anche per creare un ambiente biologico coerente con la domanda di ricerca.
Applicazioni: polmone, mammella, colon-retto, fegato, glioma e vescica
Le applicazioni del bioprinting oncologico riguardano già diversi tipi di tumore. I modelli di tumore al seno, colon-retto, polmone, fegato, glioma e vescica sono particolarmente studiati perché permettono di osservare aspetti diversi della malattia: invasività, interazione con la matrice, resistenza ai farmaci, ruolo delle cellule stromali, risposta immunitaria o comportamento in ambienti ipossici.
Per esempio, un modello di tumore cerebrale deve tenere conto di un ambiente molto diverso da quello di un carcinoma del colon. Un tumore epatico deve confrontarsi con metabolismo e tossicità. Un modello di tumore al seno può richiedere attenzione alla matrice extracellulare e all’interazione con cellule stromali. Non esiste quindi un modello unico valido per tutti i tumori.
La biostampa 3D ha senso proprio perché consente di modulare composizione, geometria e materiali in base al caso biologico. Questa flessibilità può diventare un vantaggio per la ricerca, soprattutto quando si vogliono confrontare condizioni sperimentali diverse mantenendo un buon controllo del processo.
Una filiera italiana nella biofabbricazione
Il caso SolidWorld è interessante anche dal punto di vista industriale. Electrospider nasce in un ecosistema italiano che collega impresa, università e ricerca applicata. Bio3DPrinting, spin-off dell’Università di Pisa con partecipazione di SolidWorld Group, rappresenta uno dei tentativi di trasformare competenze scientifiche in una piattaforma tecnologica utilizzabile da laboratori, centri di ricerca e potenziali partner industriali.
Questo è un punto importante per la manifattura additiva. Nei settori più maturi, come stampa 3D industriale, metallo e polimeri, si parla spesso di macchine, materiali e software. Nel bioprinting il discorso è ancora più complesso, perché ogni piattaforma deve dialogare con protocolli biologici, normative, sterilità, cultura cellulare, microscopia, imaging, analisi dati e validazione sperimentale.
Per costruire una filiera non basta avere una buona macchina. Servono formazione, applicazioni, protocolli, assistenza scientifica, materiali compatibili, pubblicazioni, collaborazioni cliniche e capacità di adattare la tecnologia a casi reali. SolidWorld sembra voler lavorare proprio su questa intersezione: stampa 3D, intelligenza artificiale, ricerca biomedicale e trasferimento industriale.
Un mercato ancora giovane, ma sempre più strutturato
Il bioprinting non è un mercato paragonabile alla stampa 3D FDM o alla stampa 3D metallica. È un settore più specializzato, con tempi più lunghi, requisiti scientifici più severi e una distanza maggiore tra prototipo e uso clinico. Allo stesso tempo, il bisogno è evidente: modelli biologici migliori per studiare malattie e testare terapie.
Le aziende che sviluppano bioprinter, bioinchiostri, organ-on-a-chip, modelli tumorali e sistemi di analisi stanno cercando di rispondere a una domanda precisa: rendere la ricerca preclinica più predittiva. Se i modelli in vitro diventano più vicini alla fisiologia umana, i ricercatori possono prendere decisioni migliori prima di passare a test più costosi e complessi.
Per l’industria farmaceutica, questo può significare screening più efficiente. Per i centri di ricerca, modelli sperimentali più controllabili. Per la medicina personalizzata, una piattaforma potenziale per confrontare trattamenti su cellule derivate dal paziente. Per le aziende come SolidWorld, un nuovo spazio tecnologico in cui hardware, software, IA e biologia devono lavorare insieme.
Il punto da tenere fermo
La biostampa 3D non è una scorciatoia verso cure immediate contro il cancro. È uno strumento di ricerca e sviluppo che può migliorare il modo in cui si costruiscono modelli biologici, si studiano le malattie e si testano i farmaci. Il suo valore cresce quando viene integrata con competenze cellulari, imaging, microfluidica, intelligenza artificiale e protocolli sperimentali rigorosi.
Electrospider, sviluppata da Bio3DPrinting con il supporto di SolidWorld Group e dell’Università di Pisa, si colloca in questo percorso. La piattaforma punta a offrire una biofabbricazione più flessibile, multiscala e multimateriale, con applicazioni che vanno dalla ricerca oncologica alla medicina rigenerativa e alla sperimentazione farmacologica.
Per Stampare in 3D, la notizia è significativa perché mostra come la manifattura additiva stia entrando in territori dove il “pezzo” non è più un componente meccanico, ma un ambiente biologico. In questo passaggio, il valore non sta solo nella forma stampata, ma nei dati che quel modello può generare: risposta al farmaco, comportamento cellulare, metabolismo, interazioni tra cellule e matrice, evoluzione nel tempo.
La prossima sfida sarà trasformare questi modelli in strumenti ripetibili, standardizzati e accettati dalla comunità scientifica e regolatoria. È lì che si deciderà quanto il 3D bioprinting potrà incidere nella ricerca oncologica e nella medicina di precisione.
