Materials

La Value Chain Mat-ER-ialS – Materiali per la Salute nasce con l’obiettivo di superare la frammentazione esistente nel panorama europeo e nazionale della ricerca e innovazione sui materiali, promuovendo la cooperazione tra attori pubblici e privati dell’Emilia-Romagna. Risponde all’appello dell’UE per un approccio sistemico allo sviluppo della prossima generazione di materiali avanzati, che siano:

• Sicuri e sostenibili (Safe and Sustainable by Design);
• Altamente innovativi e orientati alla soluzione di specifici problemi;
• Scalabili, rapidi ed efficienti nelle risposte alle sfide emergenti;
• Generatori di impatto positivo in ambito sanitario, ambientale, sociale ed economico.

Mat-ER-ialS adotta un paradigma olistico, definendo i “Materials for One Health”, in cui l’essere umano, l’ambiente che lo circonda (fisiologico, patologico, estremo) e gli esseri viventi con cui interagisce sono un unico target. Come key enabling technology, la ricerca sui materiali risulta trasversale e fondante per le Value Chains regionali in ambito salute, secondo quanto delineato nella piattaforma europea STEP (Strategic Technologies for Europe Platform).

La missione principale della Value Chain è catalizzare la collaborazione tra i soggetti coinvolti nei vari stadi della filiera dei materiali per la salute: ideazione, progettazione, produzione, validazione e commercializzazione di prodotti biomedicali avanzati.

Piano d’azione strutturato

La Value Chain si sta sviluppando su cinque azioni strategiche:

• Mappatura delle competenze e degli attori regionali coinvolti nella ricerca sui materiali per la salute;
• Kick-off meeting per definire parole chiave, priorità, manifesto e strategie condivise;
• Incontri operativi con stakeholder per individuare opportunità di finanziamento regionali, nazionali e internazionali;
• Promozione della piattaforma BIOMATDB, database avanzato per biomateriali con supporto digitale alle PMI;
• Definizione di Tavoli di Lavoro per l’implementazione dei 4 obiettivi strategici
• Disseminazione strategica, a livello regionale e internazionale, tramite le reti del Clust-ER Health.

Obiettivi scientifici e tecnologici

La Value Chain include una vasta gamma di attività R&I finalizzate alla progettazione, produzione e validazione di materiali avanzati per applicazioni biomedicali, suddivise in quattro macro-aree:

1. Design e sintesi di materiali avanzati sicuri e sostenibili

• Biomateriali non tossici, multifunzionali, integrabili in processi produttivi esistenti ed ecosostenibili;
• Materiali per interfacce attive (cellule, tessuti, organi) che garantiscano stabilità, efficienza e affidabilità a lungo termine.

2. Realizzazione e ottimizzazione di processi (biomanufatturiero) per dispositivi biomedicali finalizzati a:

• Tecnologie per dispositivi monouso: dialisi, aferesi, medicina trasfusionale;
• Dispositivi bioelettronici indossabili o impiantabili per monitoraggio, diagnosi e terapia personalizzata (per la salute e l’aerospazio) che consentano di monitorare parametri fisiologici real time;
• Protesi intelligenti, esoscheletri, robotica e tecniche riabilitative;
• Sistemi per modelli in vitro e in vivo-mimicking (materiali 3D printed, bioprinted, elettrofilati) che rispondano alla necessità di ridurre la sperimentazione animale (3Rs) e per l’aerospazio che consentano di monitorare parametri fisiologici real time;
• ATMP (prodotti medicali per terapie avanzate), dispositivi per medicina veterinaria, oncologica, rigenerativa 
• Packaging medicale funzionale e sostenibile.

3. Validazione, dimostrazione e certificazione

• Materiali per lo sviluppo di modelli avanzati (organoidi, organ-on-chip, digital twin) per accelerare i tempi di raggiungimento sul mercato di molecole e/o dispositivi ATMPs, garantendo efficacia e sicurezza;
• Promozione di dimostratori tecnologici, valorizzando il ruolo dei Tecnopoli regionali.

4. Sviluppo di hardware e strumenti digitali

• Strumenti per la progettazione di materiali Safe and Secure;
• Biosensori integrati in materiali avanzati per il rilevamento di parametri clinici;
• Integrazione dati per digital twin care, prevenzione e gestione comorbidità;
• Analisi LCA (Life Cycle Assessment) e supporto alla conformità con i regolamenti UE sui dispositivi medici.

Posizionamento della VC rispetto agli asset regionali identificati nella Value Proposition del Clust-ER Health

L’analisi condotta da Ernst & Young per il Clust-ER Health ha individuato, tra le criticità principali del settore salute e benessere dell’Emilia-Romagna, l’aumento dei costi dei materiali, sia per le materie prime sia per i processi manifatturieri. Tali costi sono ulteriormente aggravati dal nuovo Regolamento UE 2017/745 (MDR), che introduce oneri aggiuntivi per la registrazione e ricertificazione dei dispositivi medici (DM). 

Il Rapporto S3 2021-2027 – Analisi dei dati di monitoraggio al novembre 2024 evidenzia come l’Emilia-Romagna mantenga una forte competitività nelle priorità della Strategia di Specializzazione Intelligente (S3), pur mostrando un panorama della ricerca e innovazione più eterogeneo. Un’area emergente è lo sviluppo e integrazione di materiali avanzati e biobased in dispositivi biomedicali, tema che sta acquisendo rilievo anche in ambito nazionale ed europeo.

Iniziative come I-ENTRANCE@ENL, Ecosister, I-MATT, e partenariati estesi nel PNRR dimostrano la centralità dei materiali e dei relativi processi manifatturieri, coinvolgendo vari livelli di maturità tecnologica (TRL) e ambiti di economia circolare. Inoltre, la Rete Alta Tecnologia, i Tecnopoli e i principali attori regionali partecipano a coalizioni nazionali e internazionali (es. Clust-ER Alisei, I-AMI, Commissione mista Italia-USA su materiali avanzati) che valorizzano l’asset strategico della VC Mat-ER-ialS.

La trasversalità di questo asset si manifesta in tutte le nuove Value Chain (es. MED TECH, Farma e ATM, Salus Tech), in particolare:

• Materiali per filtrazione/ultrafiltrazione e dispositivi protesici;
• Scaffold per medicina rigenerativa e drug delivery;
• Materiali multifunzionali per dispositivi bioelettronici, biosensori e dispositivi di monitoraggio fisiologico.

Inoltre, i materiali sono elementi abilitanti in digital health, telemedicina e modelli digital twin, essenziali per l’integrazione di dati multisensoriali e l’ottimizzazione dei tempi di sviluppo e commercializzazione di dispositivi biomedicali.

L’analisi E&Y commissionata dal Clust-ER Health ha confermato l’alta attrattività regionale di biomateriali e dispositivi elettromedicali. Tuttavia, permane una frammentazione degli attori e delle iniziative. Da ciò deriva l’urgenza di strutturare una comunità pubblico-privata, capace di generare progettualità attrattive per investitori e finanziatori, rafforzando la leadership regionale e sviluppando soluzioni innovative integrate lungo l’intera value chain, dal bisogno alla messa sul mercato. 

Posizionamento della Value Chain in relazione alla nuova programmazione regionale S3 2021-2027

La Strategia di Specializzazione Intelligente (S3) 2021-2027 della Regione Emilia-Romagna identifica l’“Innovazione nei Materiali” come tema pervasivo e trasversale, cruciale in molteplici settori e tecnologie. In particolare, l’Additive Manufacturing (AM) e lo sviluppo dei relativi materiali – dai metalli ai polimeri, ceramici e compositi – sono riconosciuti come tecnologie chiave in vari ambiti, includendo trattamenti, caratterizzazione e riciclo.

La Value Chain Mat-ER-ial-S contribuisce in modo significativo a diversi ambiti strategici della S3:

• Sostenibilità ambientale ed economia circolare, con materiali ecosostenibili, bioplastici, bio-inspired;
• Trasformazione Digitale, con biomateriali indossabili, dispositivi medici elettromedicali, esoscheletri robotici;
• Blue Growth, tramite sistemi di riciclo e materiali marini;
• Space Economy, in relazione allo sviluppo di materiali innovativi per l’esplorazione spaziale.

Tuttavia, l’impatto trasversale dei materiali nella sanità è stato scarsamente evidenziato nei documenti ufficiali S3, con esplicita menzione solo nel topic “Terapie avanzate, biomateriali e (bio)tecnologie per medicina rigenerativa e ingegneria tissutale”.

Il settore delle “industrie della salute”, con oltre 17.000 addetti, include due comparti principali:

• Biomedicale (es. protesi, dispositivi elettromedicali);
• Farmaceutico (rilascio controllato, terapie cellulari, salutistici).

Nonostante la frammentazione tematica, gli obiettivi e l’approccio strategico della VC Mat-ER-ial-S risultano coerenti con le linee guida della Strategia di Ricerca e Innovazione per la S3 2021-2027. Secondo il Rapporto di monitoraggio S3 (novembre 2024), l’Emilia-Romagna ha mostrato una notevole capacità di attrazione fondi in progetti che coinvolgono materiali per la salute:

• Tecnologie biomediche e nuovi materiali: 200 progetti, 108 imprese, €201,6M;
• MedTech, nuovi materiali, sanitizzazione, dispositivi di protezione: 182 progetti, 138 imprese, €38,3M;
• Terapie avanzate e sviluppo di farmaci: 142 progetti, 22 imprese, €458,3M.

Queste attività generano un indotto significativo che coinvolge fabbricazione, packaging, tracciabilità, catena del freddo, GMP, arredi tecnici, biomateriali, software e sistemi di stampa, società di consulenza, e CRO. I finanziamenti Horizon ricevuti indicano che l’ecosistema emiliano-romagnolo dei materiali per la salute è altamente attrattivo e allineato alle priorità europee. Tuttavia, permane il rischio di una sottovalutazione di questo settore strategico, causata dalla frammentazione e da investimenti insufficienti, che potrebbero ridurre la competitività internazionale della regione.

In risposta, la VC Mat-ER-ial-S si impegna a sviluppare progettualità attrattive guidate da bisogni industriali regionali e globali in tre ambiti prioritari:

• Soluzioni per medicina cardiovascolare, ortopedica, neurologica, oncologica;
• Risposte all’aumento dei costi delle materie prime e dei processi;
• Allineamento a nuovi regolatori, economia circolare, trasformazione digitale.

Tali progettualità integreranno eccellenze regionali nella ricerca e trasferimento tecnologico con la ricerca industriale. Saranno accompagnate da azioni di disseminazione strategica per massimizzare il finanziamento e l’accesso a fondi nazionali, europei, internazionali, pubblici, privati o filantropici, attraverso coalizioni ampie e meccanismi di co-finanziamento.

Valentina Benfenati

Chair della Value Chain

CNR ISOF

Maria Letizia Focarete

Vice Chair della Value Chain

Università di Bologna