La storia delle collezioni del Museo Nazionale di San Matteo è originariamente relata alla cultura di recupero antiquario viva nella città dal Settecento e, agli inizi dell'Ottocento, alle raccolte del Camposanto (ordinate da Carlo Lasinio) nonché all'Accademia di Belle Arti istituita nel 1816. L'Ottocento è anche il secolo delle indemaniazioni dei beni già di proprietà degli istituti ecclesiastici, un procedimento che si attua nel corso degli anni a più riprese e che, pur tenendo conto delle notevoli perdite, permette l'afflusso al novello Stato di numerose ed importanti opere sparse nelle chiese della città e della campagna.
L'origine delle raccolte pittoriche del Museo si fa risalire al nucleo di dipinti trecenteschi donati all'Opera della Primaziale dal canonico Sebastiano Zucchetti nel 1796. Alcune di queste, assieme ad altre di scultura già possedute dalla Primaziale, vennero allora riunite nel Camposanto Monumentale, nella Cappella Dal Pozzo. Nel 1812 veniva istituita una "Deputazione pisana sopra i monumenti di Belle Arti" che, accertando le sfavorevoli condizioni ambientali del Camposanto, curò, nel 1813, il trasferimento di una parte dei dipinti nei locali dell'ex Seminario dei Chierici della Cattedrale (casa Rosini), dove oggi ha sede il Museo dell'Opera del Duomo . Qui Carlo Lasinio sperimentò una prima esperienza di "scuola di disegno", utilizzando come modelli proprio quelle eccelse pitture medievali.
Col ritorno dei Lorena si arriva alla costituzione di una "Accademia di Belle Arti" (1816), la quale doveva avere tra gli altri anche il compito di "incrementare le raccolte della prima scuola di disegno". Nel 1818 si decide il trasferimento dell'istituzione e della raccolta al secondo piano del Casino dei Nobili (l'edificio porticato nell'odierna Piazza Garibaldi), cui segue, nel 1825, un ulteriore spostamento nel Palazzo Pretorio.
Gli anni Trenta dell'Ottocento vedono movimentarsi alquanto il mercato antiquario pisano, e si stabiliscono così flussi di acquisizioni e di cessioni anche per la raccolta accademica. L'anno successivo alla morte di Carlo Lasinio (1838) il governo decide, quindi, di destinare i locali del palazzo Pretorio ad altri uffici, così l'Accademia e le sue collezioni vengono nuovamente spostate, stavolta al primo piano della abitazione Bracci, posta in Borgo Largo; tuttavia, per problemi di capienza, nel 1846 l'istituzione si sposta definitivamente in alcuni locali, acquistati all'uopo dal Comune di Pisa, posti in Via San Frediano (Palazzo Schippis).
Gli anni Sessanta e la costituzione del Regno d'Italia segnano una svolta decisiva per l'incremento delle collezioni. Un inventario redatto alla fine del secolo (1893) segnala ben 753 opere, precisando l'apporto fornito dall'acquisizione dei beni dell'Ordine dei Cavalieri di Santo Stefano nonché di prestigiosi conventi. Negli anni Settanta, inoltre, l'Accademia si indirizza verso nuovi fini formativi, strettamente tecnici, che non prevedono più l'utilizzo delle collezioni come modelli d'esercizio. E' così che la quadreria si stacca dall'istituzione scolastica e la raccolta viene esposta in distinte sale al secondo piano di Palazzo Schippis. Nel 1875 la galleria dei dipinti viene affidata al Comune di Pisa, che si occupa direttamente anche della sua gestione: nasce così la "Pinacoteca Civica".
Nel 1892 Iginio Benvenuto Supino è nominato conservatore della Pinacoteca Civica e trasferisce la Pinacoteca presso il convento di San Francesco. Le collezioni si arricchiscono ora di nuovi frammenti pertinenti alla cattedrale e alla Piazza del Duomo, ma anche di alcune statue e frammenti dalla chiesa di Santa Maria della Spina, nonché dalla famosa raccolta di sfragistica e numismatica nota come "medagliere Supino". Nel 1904 subentra Augusto Bellini-Pietri, a cui si devono una nuova edizione del catalogo (1906) e anche alcuni cambiamenti museografici. Il nuovo Museo Civico si articola in quindici stanze e un salone, che ospitano circa trecento dipinti, per la maggior parte di "Primitivi", nonché molte opere scultoree, tradizionalmente tenute al pianterreno, mentre il piano superiore, introdotto da una sala dedicata alle miniature e alle splendide suppellettili di arte applicata, si concentra sulle pitture.
Con la fine della seconda guerra mondiale si decide di spostare il Museo nel convento di San Matteo, in ragione dell'abbondanza delle collezioni, incrementate ora anche dalle acquisizioni dovute ai ricoveri antibellici. Il restauro dell'immobile, attuato dall'allora Soprintendente Piero Sanpaolesi, fornisce ampi spazi, sale e saloni interamente intonacati e illuminati a luce diffusa: gli ambienti adatti ad un allestimento dai criteri eminentemente estetici, in cui le opere, intese come capolavori, risaltano, nella loro unicità, sullo sfondo bianco.
Il Museo di San Matteo si configura oggi come un insieme di raccolte rappresentative della cultura e del patrimonio artistico di Pisa. Questo netto carattere di "Museo dell'arte a Pisa" ha comportato, negli anni recenti, il ricovero nelle strutture museali e nei suoi depositi di altre opere ed oggetti artistici provenienti prevalentemente da edifici ecclesiastici, ma anche da scavi e rinvenimenti, nonché da lasciti di collezioni particolari (e si pensi ai pezzi archeologici, ai bacini ceramici e alle maioliche arcaiche). Un problema costante è quello della capienza, ossia della disponibilità di adeguati volumi espositivi. Un primo snellimento delle raccolte si è verificato nel 1986, anno in cui si è aperto il Museo dell'Opera del Duomo , cui sono state ricondotte tutte quelle opere di pertinenza dell'Opera della Primaziale che erano confluite prima nel Museo Civico e, infine, nel Nuovo Museo Nazionale. In seguito, nel 1989, è stato aperto il Museo Nazionale di Palazzo Reale, che ha sede in quella che fu residenza prima dei Medici, poi dei Lorena infine dei Savoia (e che è oggi sede della Soprintendenza): in queste sale prestigiose sono state fatte confluire le raccolte di opere d'arte collezionate dagli illustri abitanti del palazzo stesso, nonché tutte quelle a destinazione laica, vale a dire appartenute a patrizi e collezionisti pisani, dall'Ottocento ai giorni nostri.
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