Dallo scarto al valore: la ricerca di CELLS tra seta, sostenibilità e nanofibre

Sono nato come ingegnere meccanico, ma a un certo punto ho capito che la meccanica “classica” non era ciò che mi appassionava davvero. Sentivo il bisogno di andare oltre, di guardare le cose più da vicino, di capire cosa accade a livello della scala nanometrica. Mi affascinava l’idea di entrare nella materia, di esplorarne le strutture più piccole.

Proprio in quegli anni la nanoscala cominciava a trovare applicazione nella bioingegneria, e quella prospettiva mi ha letteralmente aperto un mondo. Ho scelto quindi di cambiare strada e seguire un percorso bioingegneristico. Ho fatto il dottorato qui al Politecnico e, passo dopo passo, sono rimasto. Prima come assegnista, poi come ricercatore, infine come professore. 

CELLS sta per Circular Economy Lab for Life Sciences. È un acronimo per me bellissimo. Non ha a che fare direttamente con le cellule, ma le cellule e la vita, sono il nostro target.

Non coltiviamo cellule: sviluppiamo materiali che potranno essere studiati e utilizzati in altri laboratori per applicazioni cellulari. Identifichiamo nuovi materiali che abbiano un’applicazione nelle scienze della vita. L’idea è semplice: identificare materiali di scarto e trasformarli in qualcosa di nuovo, funzionale, con un’applicazione concreta.

È un laboratorio interdipartimentale. Nasce dal Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria e coinvolge anche il Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica e il Dipartimento di Meccanica che ospitano parte della strumentazione e contribuiscono alle attività di ricerca.

Il finanziamento iniziale, ricevuto da Fondazione Politecnico, leader dello spoke 3 del progetto MUSA nell'ambito dei finanziamenti del PNRR, era destinato esclusivamente all’acquisto di strumentazione, e questo ci ha portato a costruire un modello realmente condiviso: abbiamo messo a sistema competenze, macchinari e spazi, creando un’infrastruttura diffusa che integra tre ambiti disciplinari diversi.

Abbiamo tre anime che identificano anche tre fasi diverse dei processi che si eseguono in laboratorio: Extract in cui recuperiamo materiali di scarto, Function dove ne studiamo le proprietà e conferiamo nuove funzionalità mediante cromatografi, sistemi per la sintesi di peptidi e la termogravimetria e infine Shape, in cui, attraverso l’elettrospinning e la bio stampa 3D e bioreattori per la sintesi di peptidi, diamo forma al materiale.

L’elettrospinning è una tecnica usata per produrre fibre molto sottili a partire da una soluzione polimerica. Una alta tensione elettrica viene applicata tra una siringa contenente il (bio)polimero e un collettore. Il campo elettrico "tira" il liquido formando un getto molto fine che si allunga nell’aria. Durante il percorso il solvente evapora e si depositano sul collettore nanofibre solide del (bio)polimero iniziale.

Il materiale è, ad esempio, la sericina, che è idrofilica ossia “amica dell’acqua”, otteniamo membrane che si sciolgono a contatto con la pelle umidificata, contribuendo a un effetto idratante e levigante.

La mia decisione di intraprendere la ricerca è stata guidata dalla sfida di trasformare materiali naturali in strutture ad alte prestazioni. Dopo essermi specializzata nell’elettrospinning durante i miei studi precedenti in Repubblica Ceca, cercavo un laboratorio dove poter applicare questa competenza a sfide concrete legate alla sostenibilità. 

In CELLS ho trovato un contesto in cui l’elettrospinning non è solo una tecnica, ma uno strumento per dare nuova vita ai biopolimeri di scarto. Ho visto l’opportunità di usarlo come ponte: prendere un sottoprodotto biologico e riprogettarlo come materiale ad alto valore aggiunto. Entrare nel gruppo del Prof. Vesentini mi ha permesso di affrontare questa sfida tecnica in un ambiente fortemente multidisciplinare. 

La mia giornata tipo prevede una preparazione estremamente precisa: calcolare le concentrazioni esatte delle soluzioni di sericina e fibroina e monitorare con rigore la stabilità del cono di Taylor sulla punta dell’ago. 

È un processo che richiede sia intuizione tecnica sia controllo sistematico. Dedico molto tempo a regolare con precisione tensione e portata, non solo per produrre fibre, ma per garantire riproducibilità e coerenza del materiale. Tra una sessione di elettrospinning e l’altra, mi trovo spesso al banco di caratterizzazione, ad analizzare morfologia e proprietà meccaniche per assicurarmi che le nostre membrane nanofibrose soddisfino i requisiti strutturali richiesti dalle potenziali applicazioni. 

La seta è il materiale su cui ci stiamo concentrando, ma non è l’unico. Ogni processo industriale che parte da materie prime naturali genera degli scarti, e in quegli scarti spesso c’è un potenziale enorme. Ad esempio, con il progetto KARATE, stiamo recuperando la cheratina dai prodotti di scarto (piume) dell'industria avicola oppure, all'interno del progetto RICH, studiamo come valorizzare il contenuto proteico delle larve della mosca soldato.

 Recentemente stiamo lavorando su altri sottoprodotti di origine naturale, ad esempio, i carapaci dei gamberetti che contengono chitosano, uno zucchero con proprietà molto interessanti dal punto di vista biologico e funzionale, oppure la lignina che proviene dall’industria della carta che di solito viene compattata e bruciata. 
L’idea su cui stiamo lavorando è combinare sericina, chitosano e lignina, a cui si può aggiungere la zeina, una proteina derivata dal mais e poco utilizzata, per sviluppare una nuova pellicola alimentare. 

L’obiettivo è ambizioso: creare un’alternativa compostabile ai film plastici tradizionali.

Se riuscissimo a realizzare una pellicola che, invece di finire nella plastica, possa essere smaltita nel compostabile, sarebbe un cambiamento radicale nel settore del packaging.
Non risolveremo il problema globale della plastica, ma il packaging alimentare è un ambito in cui possiamo dare un contributo concreto.

Attualmente mi sto concentrando sull’ottimizzazione dell’elettrospinning della sericina. Ciò che rende questo progetto significativo è la sua applicabilità multisettoriale: stiamo sviluppando soluzioni per cosmetica bioattiva di fascia alta, medicazioni per ferite di grado medicale e packaging alimentare funzionale e sostenibile. Trasformare un sottoprodotto biologico in un materiale sofisticato capace di proteggere una ferita o migliorare la salute della pelle rappresenta esattamente il tipo di scienza circolare che mi motiva.

Ritessere è stato un passaggio decisivo per noi. Nel 2022 abbiamo ottenuto il finanziamento di Fondazione Cariplo nell’ambito del bando dedicato all’economia circolare.
Il progetto RITESSERE (Silk Sericin Materials from Textile Industry By-Products) nasce con un obiettivo chiaro: dimostrare che la sericina, tradizionalmente eliminata come scarto nella produzione tessile della seta, può diventare la base per una nuova generazione di materiali ad alto valore tecnologico. Il sostegno ricevuto ha permesso di consolidare l’infrastruttura scientifica del laboratorio, rafforzare la collaborazione tra Politecnico di Milano, Università di Milano-Bicocca e CREA e sviluppare tre linee applicative concrete: cosmetica, biomedicale e packaging sostenibile.
Le patch a base di sola sericina sono state il primo risultato tangibile.
Scrivere un progetto è un conto. Vedere le patch dissolversi esattamente come avevamo immaginato è un’altra cosa. È stata una soddisfazione enorme. 

Ma l’importanza di RITESSERE va oltre il singolo prodotto: ha segnato il passaggio da un’intuizione a una piattaforma strutturata di ricerca circolare. Non si tratta solo di fare un materiale nuovo. Si tratta di ripensare l’intero ciclo produttivo della seta: recuperare ciò che viene scartato e trasformarlo in qualcosa che rientra nel sistema economico con un valore superiore. 

La mostra itinerante intitolata “RITESSERE: un filo tra tradizione e innovazione” inaugurata nel marzo 2025 ha interessato alcune città italiane, tra cui Concorezzo, Padova e in futuro anche Milano, portando la mostra in località in cui la seta ha fattivamente plasmato il contesto sociale ed economico (Concorezzo è tutt'oggi un polo rilevante per i nastrifici) e portando con sé il messaggio della sostenibilità e dell’economia circolare legata ai materiali tessili, coinvolgendo scuole e famiglie. 

Abbiamo voluto mostrare non solo risultati e tecnologie, ma anche processi e materie prime: teche con bachi da seta utilizzati in modi tradizionali e innovativi, pannelli che illustrano le fasi di lavorazione e, soprattutto, un’installazione collettiva. Allestimenti come questo non sono solo belle pagine visive, ma consentono al pubblico di comprendere quanto la ricerca scientifica sia connessa alla storia, all’ambiente e alle comunità.

Sono fondamentali. Il laboratorio è pensato perché studenti e dottorandi possano usare direttamente le macchine, sperimentare, imparare. Questo crea competenza, ma anche responsabilità e senso di appartenenza. 

C’è però un altro aspetto importante ed è la divulgazione. La prima cosa che faccio quando arrivano in laboratorio è portarli agli eventi divulgativi come il Festival dell’Ingegneria. Li metto davanti ai bambini. Non è un dettaglio, ma una scelta precisa. Perché quando vedi negli occhi di un bambino che ha capito quello che gli hai raccontato, ti senti spinto ad andare avanti e comprendi che non stai solo facendo ricerca, ma stai contribuendo a costruire uno sguardo diverso sul mondo.

E forse è proprio questo il ruolo più profondo dei giovani in CELLS: non solo produrre dati o pubblicazioni, ma imparare a vedere valore dove altri vedono scarto e trasmetterlo agli altri. 

Più approfondisco lo studio dei biopolimeri, più ne sono affascinata, ma allo stesso tempo mettono continuamente in discussione le mie ipotesi. C’è stato un momento specifico in laboratorio in cui ho capito che, modificando leggermente i parametri dell’elettrospinning, potevo cambiare completamente il modo in cui le fibre proteiche si autoassemblano. È stato quasi sorprendente rendersi conto che questo “prodotto di scarto” è in realtà un elemento costruttivo biologico altamente complesso. Il potenziale inesauribile del materiale e gli ostacoli tecnici che devo superare per padroneggiarlo sono esattamente ciò che mi tiene legata a questo percorso.

Questa esperienza ha rafforzato la mia identità di bioingegnera impegnata nella sostenibilità. Mi ha insegnato a osservare i processi industriali non solo per ciò che producono, ma anche per ciò che scartano.
Dal punto di vista personale, mi ha resa molto più resiliente. Nella ricerca si impara a considerare gli “esperimenti falliti” come dati necessari. Il mio obiettivo per il futuro è continuare a sviluppare piattaforme di materiali sostenibili che dimostrino che non è necessario sacrificare le prestazioni per la responsabilità ambientale. Voglio contribuire a far sì che i risultati ottenuti in laboratorio arrivino nel mondo reale, trasformando il concetto stesso di “scarto” in qualcosa che appartiene al passato.

Sì, ma con un ruolo ben definito. Il nostro contributo è scientifico e tecnologico: il laboratorio mette a disposizione strumentazione avanzata e competenze interdisciplinari, dalla microscopia elettronica alle analisi strutturali, aiutando le imprese a comprendere meglio i loro materiali, ottimizzarli e validarli. 
Quello che offriamo è know-how e rapidità. Ho capito che per un’azienda è fondamentale avere risposte veloci: questo è il nostro valore. 
In questo senso, CELLS funziona come una piattaforma di trasferimento tecnologico, un luogo in cui ricerca accademica e mondo produttivo possono incontrarsi, testare idee, ridurre il rischio dell’innovazione e costruire soluzioni sostenibili. 
Non siamo un centro di produzione industriale, ma un ambiente in cui le idee prendono forma e maturano. Il nostro compito è mettere insieme competenze, strumenti e persone, creando le condizioni perché nascano soluzioni virtuose per il territorio e per le aziende. 

La prima cosa che mi viene in mente è andare a Padova, al Museo Esapolis. È un museo dedicato agli insetti a cui si accede attraversando corridoi che contengono collezioni di bozzoli provenienti da diverse regioni d'Italia a Lione (altra zona storicamente importantissima in Europa per la produzione della seta) e che raccontano quanto la seta sia stata profondamente legata alla storia dell’uomo, alla campagna e all’economia. 

Ci sono andato più volte, anche con la mia famiglia. Dietro al museo c’è il laboratorio di gelsibachicoltura del CREA, nostro partner nel progetto RITESSERE, che si occupa della conservazione dei semi-bachi e centro di riferimento per la bachicoltura per tutta l'Italia. Estendendo lo sguardo oltre l’Italia, mi piacerebbe andare in Giappone, dove credo si possa respirare seta in ogni forma, dai kimono ai piccoli oggetti della vita quotidiana. In Giappone e in Cina si trovano anche prodotti cosmetici fatti direttamente con il bozzolo. 

E poi c’è la storia, La produzione della seta arriva nel VI secolo dall’Oriente bizantino e in Italia si diffonde soprattutto nel Sud e nelle città sotto influenza bizantina come Catanzaro. Nel XII–XIII secolo nascono importanti centri serici italiani prima a Lucca per arrivare poi a Venezia e Genova grazie ai commerci con l’Oriente. Quindi, tra XV e il XVII secolo, abbiamo il grande sviluppo della sericoltura soprattutto in Lombardia, Piemonte e Veneto e l’Italia diventa uno dei principali produttori europei. Zone come la Val di Non o il Trentino, oggi associate alle mele, un tempo erano coltivate a gelso: l’economia ruotava attorno alla seta. Tra i libri, ne consiglierei due: Le vie italiane della seta che racconta la storia della seta in Italia e aiuta a capire quanto questo materiale sia intrecciato con la nostra cultura. Il secondo è Marcovaldo ovvero Le stagioni in città di Italo Calvino. Qui si racconta del contrasto tra la natura e la città moderna, evidenziando come la vita industriale renda difficile un rapporto armonioso tra l’uomo e l’ambiente e come solo un attraverso uno spirito curioso si possa aspirare ad un cambio di paradigma, un po' forse come vorremo fare in CELLS. 

Ringraziamo di cuore il professor Vesentini e la bioingegnera Hejdová per la disponibilità e per la passione autentica verso la ricerca che ci hanno trasmesso durante l’intervista. Continueremo a seguire con entusiasmo i progressi del laboratorio e le nuove sfide che lo attendono, certi che questo filo di innovazione continuerà a tessere storie importanti.