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Intervista al Prof. Ernesto Reverchon, membro della giuria del Premio 2012 Fondazione Altran per l'Innovazione.

di Valentina Palermi – staff Premio italiano della Fondazione Altran per l’Innovazione

Docente Ordinario di Impianti Chimici presso l’Università di Salerno, il professor Ernesto Reverchon è presidente della Commissione Scientifica di Ingegneria Industriale e dell’Informazione. Autore di numerose pubblicazioni e di 16 brevetti internazionali, oltre che membro dell’Editorial Board di riviste Internazionali sia in campo ingegneristico che in campo medico. La sua attività scientifica recente si articola su due settori principali di ricerca, entrambi basati sull’utilizzo della CO2 supercritica per lo sviluppo di processi industriali, in collaborazione anche con l’University of Maryland a Baltimora. Un progetto attualmente nelle prime fasi di sviluppo è la produzione di scaffold biopolimerici per la rigenerazione tendinea.


Lo scorso 21 giugno è stato organizzato a Salerno il convegno dal tema “Cellule staminali: presente e future prospettive”, al quale lei ha partecipato in veste di professore ordinario di Impianti Chimici all’Ateneo cittadino. Qual è la situazione emersa dall’incontro?
Nel convegno che indicate, sono stati dibattuti temi relativi all’utilizzo diretto delle cellule staminali e della loro coltivazione in strutture sintetiche (scaffolds). Nella sezione “staminali oggi” sono state considerate le cellule staminali embrionali, in riferimento alle banche per la loro conservazione, esistenti in Italia, e al loro utilizzo. Nella sezione “staminali domani” è stata valutata la possibilità di rigenerazione tissutale autologa assistita da strutture sintetiche, biodegradabili, realizzate con polimeri biocompatibili e con processi in grado di simulare la struttura e la matrice extracellulare tipica dei tessuti umani.

Spesso la ricerca scientifica è svolta dai tecnici e dai ricercatori in partnership con aziende e istituzioni universitarie sia italiane che estere. Facendo riferimento alla sua recente esperienza, quali sono le criticità che si incontrano nello svolgimento dell’attività? Gli attori esterni apportano vantaggi a livello tecnologico e nozionistico, oppure l’Università rimane il miglior incubatore?
La collaborazione con le aziende produce una serie di vantaggi. Uno è la migliore finalizzazione delle ricerca stessa: infatti, l’Università italiana possiede un enorme patrimonio di conoscenza e la capacità di sviluppare la ricerca a livello di base; ma sono le aziende quelle che possono dare un’indicazione precisa dei problemi di maggiore interesse industriale e quindi di indirizzare le ricerche stesse verso una finalizzazione pratica. Quindi, la carta vincente per l’innovazione tecnologica è proprio la collaborazione università-aziende.
Per quanto attiene alle criticità del rapporto con le aziende, ne riesco ad individuare due. E’ necessaria una maggiore conoscenza reciproca: le aziende spesso ignorano le potenzialità e le ricerche sviluppate dalle Università. Questa ultime spesso non dispongono di canali di comunicazione efficienti, capaci di divulgare con ampio respiro le capacità esprimibili o già espresse. La seconda criticità è rappresentata dal fatto che le aziende, in particolare la piccole e medie industrie, spesso non dispongono di strutture e disponibilità economiche per sostenere le collaborazioni scientifiche con l’Università.

La sua specifica attività la vede coinvolto negli studi sulla produzione di strutture biopolimeriche applicate all’ingegneria dei tessuti mediante trattamento supercritico di emulsioni o geli. A quale tipologia di strutture è riferito nello specifico e per quale motivo? In base allo scopo prefissato, qual è stata la reazione delle materie utilizzate negli esperimenti?
Il mio gruppo di ricerca dispone di una esperienza più che ventennale nell’utilizzo e nello sviluppo di impianti con tecnologie basate sull’uso di fluidi supercritici. In breve, un fluido supercritico (in particolare la CO2) è un gas denso che mostra proprietà tipiche dei solventi liquidi (ad esempio, potere solvente), mantenendo quelle dei gas (ad esempio, diffusività e tensione superficiale). Queste caratteristiche peculiari vengono già sfruttate in alcune applicazioni dell’industria nutraceutica e farmaceutica.
Noi abbiamo pensato di trasferirle all’industria biomedica: nello specifico, di conferire/mantenere sub-strutture micro e nanometriche in maniera controllata ed eliminare i solventi organici dalle strutture formate. Il trattamento supercritico continuo delle emulsioni, sviluppato dal nostro gruppo di ricerca, consente la rapida ed efficiente formazione di micro/nano particelle dalle emulsioni, con la completa eliminazione di tutti i solventi organici: si ottengono così sistemi micro particellari particolarmente adatti alla formazione di PAMs (Pharmaceutical Active Microparticles) utilizzabili come veicolo biomedico per inviare/far sviluppare fattori di crescita e/o segnali biologici nel campo dell’ingegneria tissutale.
Nel caso dei geli, queste strutture solide sono spesso caratterizzate da un network di filamenti nanometrici, inseriti in un liquido. Però l’eliminazione del liquido fa collassare il network filamentoso, rendendoli inutilizzabili per applicazioni biomediche. L’utilizzo di una tecnica basata sull’uso dei fluidi supercritici, ci ha consentito di preservare la nano struttura dei geli, che sono diventati potenziali strutture con caratteristiche meccaniche strutturali ideali per la realizzazione di scaffold, cioè di supporti sintetici, biodegradabili per la rigenerazione tissutale umana e potenzialmente specializzabili per molti tessuti. I polimeri fino ad ora testati per crescite cellulari hanno confermato le potenzialità di questi nuovi processi.

Quali sono state le problematiche maggiori riscontrate nel trasferimento dei processi su larga scala? Qual è attualmente lo stadio di sviluppo del progetto?
I processi sviluppati in scala da laboratorio richiedono una ulteriore messa a punto per arrivare alla scala industriale (scale-up), che spesso non è banalmente riconducibile a maggiori dimensioni geometriche dell’impianto. Il mio gruppo di ricerca è specializzato anche nello scale-up di processi supercritici, sia su scala intermedia (pilota) sia su scala industriale. In ambito biomedicale è fondamentale anche la sterilità dei prodotti. Anche questo è un problema di trasposizione industriale e spesso il processo deve essere completamente riorganizzato. Comunque i processi basati su CO2 supercritica tendono a preservare la sterilità dei prodotti.

Si parla di un diverso settore di ricerca quando ci si riferisce alle attività relative alla produzione di strutture (scaffold) 3D biodegradabili. Di cosa si tratta nello specifico e in che maniera si lega alle attività inerenti l’ingegneria dei tessuti? In quale modo invece si discosta dal nuovo progetto relativo alla produzione di scaffold biopolimerici per la rigenerazione tendinea?
Riprendendo il discorso sulla produzione di scaffold tridimensionali biodegradabili, la sfida è quella di realizzare strutture sintetiche che riproducano la matrice extracellulare (ECM) di diversi tessuti umani. Negli scaffold vengono poi inserite cellule umane, preferibilmente staminali, e segnali biologici di differenziazione, crescita e orientamento cellulare. Lo scopo ultimo è quello di indurre le cellule umane a ricostruire all’interno dello scaffold lo specifico tessuto richiesto. Sincronizzando la biodegradazione dello scaffold con la velocità di crescita del neo tessuto, sarà possibile ottenere parti di tessuto/organo da rimpiazzare nell’organismo ricevente, realizzando in sostanza un autotrapianto assistito e la completa rigenerazione del tessuto danneggiato.
Le matrici extracellulari possono essere molto diverse da tessuto a tessuto ed hanno strutture nanometriche molto difficili da riprodurre. Fino ad ora abbiamo lavorato alla produzione di scaffold ingegnerizzati per la riproduzione di ossa: questi scaffold sono stati verificati con successo, con la collaborazione dell’Università del Maryland, coltivando cellule staminali umane su scaffold realizzati in acido polilattico. Abbiamo ottenuto la colonizzazione dell’intera struttura, la mutazione delle staminali in osteociti e l’inizio della ricostruzione dell’osso.
Ora stiamo considerando la possibilità di ingegnerizzare scaffold specifici anche per il tessuto cardiaco e per tessuti molli, tra cui i tendini, che sono particolarmente difficili da imitare.

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Interviste ai membri della Giuria

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Per leggere l'intervista alla prof.ssa Maria Cristina Tanzi, clicca qui.

Per leggere l'intervista al prof. Ernesto Reverchon, clicca qui.

Per leggere l'intervista del prof. Giuseppe Novelli, clicca qui.