• ion microscopy
• biological tissue
• secondary ion mass spectrometry
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• SIMS
• image processing

Lo studio riguarda l'applicazione della spettrometria di massa a ioni secondari (Secondary Ion Mass Spectrometry, SIMS) all'analisi di tessuti biologici.
La SIMS è una tecnica analitica che prevede il trasferimento di analiti dalla matrice solida del campione alla fase gassosa e la separazione ionica tramite analizzatore di massa sulla base del rapporto massa-carica degli ioni. Dallo spettro di massa è possibile estrarre immagini di distribuzioni relative (e quantitative, previa calibrazione) di specie chimiche, che rappresentano il risultato di un fenomeno di conteggio. Vengono riportate le principali applicazioni, in campo medico/biologico, della SIMS.
Sono proposti metodi di analisi di distribuzioni spaziali puntiformi, a cui sono assimilate per ipotesi le immagini SIMS.
Viene proposto un modello (validato su campioni biologici e non) della formazione di immagini SIMS che prevede un termine che tiene conto della dispersione causata dall'azione di sputtering e che risulta pertanto legato alla fisica di acquisizione ed al tipo di strumentazione impiegata (indipendente dalla specie chimica e dal campione considerati), ed un termine che tiene conto della mobilità dell'analita, di artefatti introdotti in fase di preparazione, della presenza di contaminanti e di rumore di altra natura.
Il protocollo sperimentale di acquisizione delle immagini deriva dalla collaborazione tra la Scuola S. Anna di Pisa, l'Istituto di Fisiologia Clinica del CNR (Pisa) e il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Chimiche e dei Biosistemi dell'Università di Siena ed è finalizzato ad indagare l'influenza di alterazioni microvascolari su genesi e sviluppo di disfunzioni miocardiche.
I risultati della modellistica hanno permesso di selezionare i metodi di analisi idonei a caratterizzare immagini SIMS.
Sono riportati i risultati di applicazione del modello per la valutazione del tempo di pre-sputtering. L'applicazione del modello sviluppato nel'ambito di questa tesi, per studi di distribuzione di un frammento caratteristico di una sostanza tracciante, mostrano la possibilità di individuare discontinuità nella matrice tissutale. I risultati lasciano supporre la possibilità di impiego della tecnica SIMS nel settore biomedico per la caratterizzazione e progettazione di biomateriali e, nel settore farmaceutico, per lo sviluppo di modelli di bio-distribuzione e rilascio controllato.