Caratterizzazione della texture superficiale tramite l’utilizzo delle feature di Haralick per dispositivi interbody nelle fusioni spinali

La caratterizzazione della superficie di materiali utilizzati in dispositivi medici è uno degli argomenti maggiormente studiati e discussi nell’ambito della medicina rigenerativa. All’interno di questo lavoro di tesi ci si è prefissi lo scopo di caratterizzare la superficie di dispositivi implantari interbody per fusioni spinali, creati tramite la tecnologia PTC (PEEK Titanium Composite), per poter comprendere come le caratteristiche superficiali del materiale potessero influire sul comportamento cellulare. Per poter effettuare una buona caratterizzazione della superficie, dopo aver compreso a fondo il concetto di tensegrity, ci si è incentrati sullo studio delle caratteristiche superficiali dei materiali oggetto di studio. In particolar modo, lo scopo della tesi è stato quello di ottenere informazioni da articoli riguardanti l’analisi della morfologia di oggetti in immagini, emersa dagli studi condotti da Robert Haralick negli anni ’70, in modo da poterli utilizzare per poter effettuare un’analisi approfondita e accurata della texture superficiale. L’utilizzo di tecniche di computer vision, come quella introdotta da Haralick, che sfruttano immagini acquisite tramite microscopia SEM permette, di fatto, la caratterizzazione della superficie tramite un set di parametri. In particolare sono stati scelti diversi gruppi di materiali, costruiti con tecnologia PTC e sottoposti a diversi trattamenti (trattamento con acido e sabbiatura), di cui si cerca di evidenziare le differenze nelle loro caratteristiche superficiali. A partire dal set di 14 parametri, estratti dalle immagini SEM acquisite sui campioni, è stata svolta un’analisi statistica che ha permesso di determinare le feature significative per la caratterizzazione della texture. Per poter poi legare le caratteristiche dei materiali indagate tramite le feature di Haralick è stata condotta un’analisi biologica che permettesse di determinare il comportamento cellulare, in termini di vitalità cellulare ed espressione proteica. La linea cellulare utilizzata è quella di cellule staminali mesenchimali (hBM-MSC). È stato osservato che, confrontando i diversi materiali, la variazione degli aspetti morfologici studiati ha un impatto importante sui valori delle feature di Haralick e sono emersi pattern che dimostrano la presenza di una rilevanza biologica in termini di vitalità cellulare ed espressione proteica. Quando si studia la texture superficiale, esiste dunque un parallelismo tra i valori delle feature di Haralick e il comportamento delle cellule seminate sopra i biomateriali. La conclusione delle analisi ha dimostrato che tutte le diverse caratteristiche morfologiche dei campioni hanno un diretto riscontro sui valori delle feature di Haralick che può essere messo in relazione al comportamento biologico osservato.