ETD

• bioprinting in situ
• biostampa in situ
• colonscope
• colonscopio
• intestinal mucosa
• mucosa intestinale

The present thesis aims to optimize an in situ bioprinting system designed for the regeneration of the colorectal mucosa and submucosa in patients affected by Ulcerative Colitis or Familial Adenomatous Polyposis, as a potential alternative to current surgical therapies. This system is developed in accordance with the guidelines of the European TENTACLE project, which involves the creation of a bioprinter integrated within a colonoscope. In a preliminary phase, a structural and functional analysis of the reference prototype available at the E. Piaggio Research Center was conducted. The optimization strategy was applied to the reusable component of the device through redesign and improvement of its mechanical and functional performance. The work is structured as follows: CAD prototyping using Autodesk Fusion 360; fabrication of the main component elements through FDM 3D printing (PLA with Bambu Lab HSD); stereolithographic printing of the printheads (Rigid 10K resin with Formlabs Form 3); molding of a sealing system for fluid passage (PDMS). Subsequently, all manufactured components and the developed optimization solutions were integrated into the device, enabling the evaluation of its overall functionality and the correct interaction between the disposable and reusable parts.

Il presente elaborato di tesi si propone di ottimizzare un sistema di bioprinting in situ destinato alla rigenerazione della mucosa e della sottomucosa colorettale in pazienti affetti da Colite Ulcerosa o Poliposi Adenomatosa Familiare, come potenziale alternativa alle attuali terapie chirurgiche. Tale sistema è sviluppato in accordo con le linee guida del progetto europeo TENTACLE, che prevede la realizzazione di una biostampante integrata all'interno di un colonscopio. In una fase preliminare è stata condotta un'analisi strutturale e funzionale del prototipo di riferimento disponibile presso il Centro di Ricerca E. Piaggio. La strategia di ottimizzazione è stata applicata al componente riutilizzabile del dispositivo, mediante la riprogettazione del design e il miglioramento delle sue prestazioni meccaniche e funzionali. Il lavoro si articola nelle seguenti fasi: prototipazione CAD tramite Autodesk Fusion 360, fabbricazione tramite stampa 3D FDM degli elementi che costituiscono il componente principale (in PLA tramite Bambu Lab HSD), stampa stereolitografica delle testine (in resina Rigid 10K con Formlabs Form 3), molding di un sistema di tenuta per il passaggio di fluidi (in PDMS). Successivamente, tutti i componenti realizzati e le soluzioni di ottimizzazione sviluppate sono stati integrati nel dispositivo consentendo la valutazione della funzionalità complessiva e della corretta interazione tra la parte monouso e quella riutilizzabile.