Valutazione della risposta cellulare indotta dalla topografia superficiale di biomateriali

Le scoperte degli ultimi vent’anni nel campo della biologia cellulare hanno influenzato la progettazione di biomateriali biomimetici per la costruzione di scaffolds che cercano di catturare il grado di complessità della matrice extracellulare dei tessuti nativi per imitarla. La topografia, le proprietà chimiche e meccaniche della superficie di uno scaffold hanno dimostrato di influenzare in modo significativo il controllo epigenetico del differenziamento di cellule staminali. L’interazione tra le topografie di superficie e il comportamento cellulare è complesso e ancora non del tutto compreso. Nella presente trattazione è stato preso in esame lo studio prodotto da Unadkat et al. nel 2011 che propone un metodo innovativo per lo studio della relazione tra la topografia superficiale e la risposta cellulare. Inizialmente viene creata una libreria di pattern superficiali (2176), combinando alcune primitive geometriche, identificabili con parametri matematici superficiali. I parametri biologici della crescita cellulare vengono calcolati con uno screening ad alto contenuto delle immagini, utilizzando tecniche di pattern recognition basate su machine learning. I gruppi di parametri sono stati messi in relazione utilizzando tecniche di deep learning di classificazione. In particolare i ricercatori si sono concentrati sull’identificazione delle topografie superficiali che favorissero la proliferazione e quelli in grado di determinare il differenziamento osteogenico cellulare. In conclusione, gli autori dimostrano che librerie randomizzate di topografie di superficie possono essere applicate per lo studio delle interazioni tra cellule e pattern superficiali e per migliorare le caratteristiche dei biomateriali biomimetici.