Akira Science e la stampa 3D di biomateriali per la rigenerazione tissutale

Mentre la stampa 3D continua a rivoluzionare il campo della sanità, sempre più aziende ne esplorano le applicazioni nello sviluppo di soluzioni mediche innovative. Questa tecnologia, che eccelle in personalizzazione e precisione, sta trasformando il modo in cui i dispositivi e i materiali vengono progettati e prodotti per il settore sanitario. Nel caso dell’ingegneria dei tessuti e della medicina rigenerativa, la stampa 3D offre inoltre un enorme potenziale. È il caso di Akira Science, un’azienda svedese che sta già sfruttando questa tecnologia nella propria attività. Nello specifico, hanno sviluppato impalcature polimeriche bioassorbibili stampate in 3D per facilitare la rigenerazione dei tessuti in varie applicazioni mediche. Abbiamo parlato con il team di Akira Science per saperne di più su questa soluzione e sul loro utilizzo della produzione additiva in medicina.

3DN: Potresti presentarti e spiegarci il tuo legame con la stampa 3D?

Mi chiamo Álvaro Morales e sono il CEO di Akira Science. Il mio fascino per la stampa 3D è iniziato nel 2016, durante il modulo di Scienza dei Materiali nel mio corso di laurea in Ingegneria Chimica, tenuto dal professor Guillermo Vilariño alla UPV. La passione e la metodologia ispiratrice del professor Vilariño nell’ingegneria dei tessuti hanno acceso il mio interesse per questa tecnologia, portandomi a orientare la mia carriera verso la stampa 3D e lo sviluppo di materiali polimerici avanzati per applicazioni biomediche.

Quella motivazione mi ha poi spinto a frequentare il master al KTH Royal Institute of Technology in Svezia, dove ho approfondito l’uso di polimeri biodegradabili attraverso il progetto PrintKnit, focalizzato sulla creazione di impalcature 3D per la rigenerazione dei tessuti molli. Questa esperienza non solo ha consolidato la mia visione sull’integrazione della stampa 3D in soluzioni cliniche reali, ma ha segnato anche la nascita di Akira Science.

Una volta terminato il master, ho avuto l’opportunità di svolgere un tirocinio estivo nello stesso dipartimento, dove ho potuto ottimizzare il processo di produzione delle impalcature con materiali di grado medico, cosa che mi ha portato alla mia prima pubblicazione. Dopo questo anno di apprendimento, è arrivata la grande domanda: dottorato o mondo del lavoro? Ho deciso di esplorare il lato industriale della stampa 3D, che mi ha portato in Germania, dove ho lavorato per due anni e mezzo presso EnvisionTEC, all’interno del dipartimento di ricerca e sviluppo.

Questa fase è stata cruciale e arricchente, poiché mi ha permesso di acquisire una formazione completa e di imparare da colleghi di varie discipline, come ingegneri meccanici, elettrici e del software. Durante questo periodo, mi sono concentrato sullo sviluppo delle tecnologie DLP e cDLM, collaborando a grandi progetti con aziende come Henkel, BASF e Cartier. Inoltre, la pandemia di COVID-19 ci ha presentato la sfida di ottimizzare e ottenere l’approvazione FDA per la stampa dei tamponi, un’esperienza che mi ha permesso anche di approfondire il mondo del bioprinting con il team di Bioplotter.

Nonostante questi progressi, ho sempre sentito il bisogno di continuare la mia ricerca e guidare un mio progetto a lungo termine. Questa opportunità è arrivata nell’ottobre 2020, quando la mia supervisore del master, la Prof.ssa Anna Finne Wistrand, mi ha informato di un’offerta di dottorato presso il neonato AM4Life Competence Centre, in collaborazione con l’azienda biofarmaceutica Cytiva, per sviluppare materiali compatibili con la stampa 3D destinati al bioprocessing e allo sviluppo del post-processing per migliorare le proprietà antibatteriche del polipropilene SLS. Contemporaneamente, la mia passione per l’imprenditorialità e la possibilità di sviluppare ulteriormente Akira Science mi hanno motivato a portare avanti parallelamente il dottorato e la crescita dell’azienda.

Ora, come CEO di Akira Science, applico questa vasta esperienza per sviluppare impianti biodegradabili progettati per rigenerare i tessuti dopo interventi chirurgici oncologici, come la ricostruzione mammaria, segnando un cambio di paradigma nella chirurgia ricostruttiva attraverso l’uso dei nostri materiali e delle nostre tecniche innovative di stampa 3D.

3DN: Cos’è Akira Science e com’è nata l’idea di creare l’azienda?

Akira Science è nata come spin-off all’interno del Dipartimento di Tecnologia delle Fibre e dei Polimeri del KTH Royal Institute of Technology, nell’ambito dello sviluppo del progetto PrintKnit guidato dalla Prof.ssa Anna Finne-Wistrand. Quando mi sono unito come studente di master, il gruppo di ricerca disponeva di un team interdisciplinare composto da chimici organici, biologi, informatici e ingegneri biomedici: la combinazione perfetta per poter sviluppare tutto il know-how, dalla sintesi di nuovi biomateriali al processo di stampa e alla personalizzazione del design dell’impianto. L’aspetto interessante di questo progetto è che è nato da un’urgenza clinica e dall’evidenza della mancanza di nuovi biomateriali in medicina.

Sfortunatamente, i chirurghi hanno utilizzato gli stessi materiali biodegradabili negli ultimi 30 anni e non c’è stata innovazione in questo campo medico. Pertanto, il nostro obiettivo era cambiare questo paradigma. Ciò che abbiamo sviluppato è una libreria di una gamma di polimeri degradabili insieme alla tecnologia di stampa e al design degli impianti per garantire i requisiti necessari a rigenerare i tessuti molli: i) proprietà meccaniche (rigidità) dello stesso ordine di grandezza del tessuto adiposo del seno, ii) un materiale stabile ai processi ad alta temperatura e alle tecniche di sterilizzazione e iii) un materiale che si degrada allo stesso ritmo con cui il tessuto si rigenera, permettendo la proliferazione e l’espansione delle cellule staminali e la loro specializzazione in adipociti entro 9-12 mesi. Ed è esattamente quello che abbiamo fatto.

Alla fine del progetto e dopo aver verificato questi risultati a livello preclinico, il centro di trasferimento dell’università, KTH Innovation, ci ha aiutato a progettare una strategia per la proprietà intellettuale ed è lì che abbiamo redatto il nostro primo brevetto. Personalmente, la mia motivazione e il mio sogno fin da piccolo era avere una mia azienda e, sebbene avessi iniziato come semplice studente, ho finito per acquisire la maggioranza delle quote della società. Infatti, ho partecipato a tutti i programmi di imprenditorialità di KTH Innovation fino ad essere accettato nel prestigioso DeepTech Incubate presso STING, premiato come il miglior programma di incubazione di startup al mondo.

La realtà era che la maggior parte dei miei colleghi non aveva la motivazione per lo sviluppo del prodotto e ha deciso di continuare la propria carriera in ambito scientifico o in aziende di calibro superiore. Il mio desiderio, la mia passione e soprattutto la mia fiducia nella scienza che è stata prodotta mi hanno portato a continuare con Akira Science e non mi fermerò finché non vedrò i nostri impianti in ogni ospedale.

3DN: Qual è il vostro metodo per stampare tessuti in 3D e quali vantaggi avete osservato con questa tecnologia?

La nostra proposta è di utilizzare un’impalcatura acellulare, ovvero non utilizziamo alcun fattore di crescita o alcun tipo di cellula staminale nei nostri impianti. Il primo requisito imposto dal lato clinico era quello di avere un materiale il più inerte possibile per evitare qualsiasi tipo di rigetto (o impedire al cancro di riprodursi nuovamente) e che fungesse da supporto per le cellule già presenti nel seno affinché potessero aderire, riprodursi e promuovere la rigenerazione dei tessuti. Il nostro metodo di stampa si basa sulla stampa a filamento, in cui dobbiamo lavorare in condizioni specifiche.

Per fare questo, ho dovuto ottimizzare sia l’estrusione che il processo di stampa per soddisfare i requisiti imposti dal design dell’impianto. A sua volta, il nostro impianto si basa su una maglia interconnessa con un alto grado di porosità che consente la diffusione delle cellule e permette una crescita omogenea del tessuto. La combinazione del nostro biomateriale, del processo di stampa e del design dell’impianto rende Akira Science un’azienda unica nel settore con un potenziale incredibile per altre applicazioni nel campo della rigenerazione dei tessuti molli.

I benefici che abbiamo riscontrato sono che la nostra piattaforma può aiutare sia i ricercatori che i professionisti sanitari a promuovere e implementare un cambio di paradigma. Non solo aiutiamo i pazienti, ma semplifichiamo gli interventi di ricostruzione mammaria risparmiando il 30% del tempo operatorio e facendo risparmiare agli ospedali fino al 50% delle risorse. Si consideri che il tempo di attesa in Europa per ricevere un intervento di ricostruzione è di circa due anni; ciò è dovuto alla complessità dell’intervento e alla necessità di includere chirurghi plastici e chirurghi generali (oncologi) per pianificare il trattamento. Con gli impianti AkiMed™ nulla di tutto ciò è necessario: basta semplicemente aprire e posizionare l’impianto dopo la rimozione del tumore.

3DN: Puoi dirci di più sui vostri impianti mammari AkiMed™? Quante donne hanno beneficiato di questi progressi?

Finora, AkiMed™ è in fase preclinica, il che significa che i nostri impianti vengono testati e convalidati in modelli animali prima di essere utilizzati sull’uomo. Sebbene non siano ancora stati eseguiti impianti su donne, i risultati preclinici sono promettenti e mostrano un’eccellente biocompatibilità ed efficacia nella rigenerazione del tessuto adiposo.

La nostra visione è che, una volta completate le fasi cliniche e ottenuta la necessaria approvazione normativa, gli impianti AkiMed™ offriranno una nuova opzione rivoluzionaria per migliaia di donne sottoposte a chirurgia conservativa del seno dopo un cancro. Questi impianti non solo semplificheranno la procedura chirurgica riducendo il numero di operazioni necessarie, ma miglioreranno significativamente i tempi di recupero e i risultati estetici per le pazienti.

3DN: Secondo te, la stampa 3D è lo strumento del futuro in medicina?

La stampa 3D sta decisamente trasformando il futuro della medicina. La sua capacità di creare soluzioni personalizzate, dagli impianti alle protesi fino ai tessuti biostampati, sta rivoluzionando il trattamento di molte malattie.

Per Akira Science, ci siamo concentrati sullo sviluppo di impianti biodegradabili che facilitano la rigenerazione dei tessuti molli in modo naturale. Questa tecnologia non solo riduce i tempi chirurgici e i costi ospedalieri, ma migliora anche i risultati clinici per i pazienti. Man mano che facciamo progressi nella biocompatibilità e nell’integrazione della stampa 3D con biomateriali avanzati, vediamo un enorme potenziale per la sua applicazione nelle chirurgie ricostruttive, nella rigenerazione degli organi e nella medicina personalizzata.

Vorrei aggiungere che ho avuto la fortuna di vedere in prima persona come la stampa 3D si stia avvicinando sempre di più al paziente. Ho potuto intraprendere il mio dottorato presso l’AM4Life Competence Centre, dove più di 30 università, aziende e ospedali lavorano fianco a fianco per implementare la stampa 3D dalla prevenzione/screening fino alla chirurgia finale.

3DN: Qualche ultima parola per i nostri lettori?

Vorrei sottolineare che l’innovazione in medicina dovrebbe essere sempre al servizio dei pazienti, migliorando la loro qualità di vita attraverso soluzioni avanzate e personalizzate. In Akira Science crediamo che il futuro risieda nella combinazione di personalizzazione e innovazione trasformativa, integrando scienza e tecnologia per rispondere a reali esigenze mediche. Invitiamo i lettori a seguire il nostro percorso e a far parte di questa rivoluzione nella medicina rigenerativa.

Inoltre, siamo convinti che il successo in questo campo dipenda dalla collaborazione tra discipline, dove ogni voce conta e ogni prospettiva aggiunge valore. Crediamo in una tecnologia integrativa che non solo ottimizzi i trattamenti attuali, ma ridefinisca anche gli standard dell’assistenza medica. Il futuro della medicina si costruisce oggi e insieme possiamo portarlo avanti! Potete saperne di più su di noi QUI.

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*Crediti di tutte le foto: Akira Science