Le lesioni tumorali e le infezioni batteriche assumono nel contesto dell'osso caratteristiche di particolare complessità che ne rendono particolarmente difficile il trattamento. Lo sviluppo di nuovi materiali nanostrutturati, con morfologia e composizione in grado di modulare opportunamente il comportamento delle cellule ospiti e di quelle tumorali e batteriche, si basa sullo studio dei fenomeni che avvengono fra cellule e substrati. Lo studio delle biointerfacce richiede un'accurata conoscenza e la modulazione del microambiente di superficie e la combinazione di tecniche di imaging quali microscopia confocale ed elettronica. 

La combinazione di materiali nanostrutturati e stampa 3D/bioprinting può anche essere utilizzata per progettare modelli avanzati di tessuti sani e patologici, da utilizzare per lo screening di farmaci/biomateriali a base cellulare e lo studio delle malattie ortopediche. Tecniche all'avanguardia, compresa la microfluidica, vengono utilizzate insieme alle caratterizzazioni fisico-chimiche, per un'approfondita comprensione delle proprietà dei dispositivi e delle interazioni cellule-materiali.