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The role of dopamine D3 receptor in alcohol addiction and schizophrenia
No full textDopamine (DA) modulates several essential functions of the central nervous system (CNS), including reward and cognition. The dopaminergic neurotransmission in the CNS is mediated by two different classes of G protein- coupled receptors (GPCR), the D1R-like receptors (D1R and D5R) and D2R- like receptors (D2R, D3R and D4R, Seeman et al., 1994). Among dopamine receptors, the dopamine D3 receptor (D3R) has captured the scientific interest because of its restricted distribution in the brain, seemingly related to functions of dopamine associated with the limbic brain. So, the dopamine D3R shows a limited distribution in the limbic brain areas involved in the control of cognitive and emotional functions, and it seems to represent a target for the treatment of several neuropsychiatric disorders such as drug addiction and schizophrenia (Leggio et al., 2016). D3R, acting as autoreceptor, regulates the activity of DAergic neurons throughout the mesolimbic, mesocortical and nigrostriatal DAergic pathways (Gobert et al., 1995; Tepper et al., 1997; Diaz et al., 2000). D3 deficient mice (D3R-/-) exhibit extracellular levels of dopamine twice as high as their wild-type (WT) littermates suggesting that D3R could play an inhibitory role in the control of basal extracellular DA levels (Koeltzow et al., 1998; Joseph et al., 2002). Moreover, Leggio and colleagues (2014) demonstrated that D3R-/- mice display significant lower levels of alcohol intake compared to their WT littermates, in several ethanol-drinking paradigms. Furthermore, D3R-/- mice show a 15-fold higher expression of gamma-aminobutyric acid receptor A (GABAA) alpha6 subunit in striatum compared to their WT littermates (Leggio et al., 2015). Based on previous data present in literature, the main hypothesis of my research project has been that the D3R, showing a main role in the control of the mesolimbic DAergic pathway, is involved in neuropsychiatric disorders linked to alteration of DAergic pathways. So, the aims of this thesis were: 1) to investigate the role of the cross-talk between GABAA/D3R in the mesolimbic DA control of ethanol consumption; 2) to assess the involvement of D3R in the pathophysiology of schizophrenia
Alterazione del miRNoma intracellulare ed extracellulare ed analisi bioinformatica in modelli in vitro di Nafld e di Nash
No full textLa steatosi epatica non alcolica (Non-alcoholic fatty liver disease NAFLD) interessa circa il 20-30% della popolazione generale e rappresenta la malattia epatica cronica più comune nei paesi industrializzati. La NAFLD presenta un potenziale evolutivo, attraverso la fase infiammatoria denominata NASH (Non-alcoholic Steato-Hepatitis), verso la fibrosi, la cirrosi ed in alcuni casi l'epatocarcinoma. L'identificazione dei pazienti a rischio evolutivo da NAFLD a NASH è una delle più importanti sfide in epatologia. La complessità molecolare delle due condizioni patologiche in vivo rende necessario lo sviluppo di modelli in vitro per lo studio delle vie di segnalazione e dei meccanismi molecolari compromessi o alterati nella NAFLD e nella NASH. In letteratura non sono ancora presenti dati High-throughput sull'espressione dei microRNA in modelli in vitro di NAFLD e di NASH. A tale scopo abbiamo analizzato l'espressione di 754 microRNA nelle HepG2 a seguito di trattamento con stimoli non lipotossici (Oleato:Palmitato, OA:PA) (modello di NAFLD) e a seguito di trattamento lipotossico (Palmitato, PA) (modello di NASH). Queste analisi sono state effettuate sia a livello intracellulare sia a livello extracellulare per i microRNA secreti nel mezzo di coltura. In questo modo abbiamo osservato che il trattamento con OA:PA determinava rispettivamente una variazione del 2.8% e del 10% dei microRNA totali rilevati nelle cellule e nel mezzo di coltura, mentre il trattamento con palmitato causava una deregolazione rispettivamente del 10% e del 19% dei microRNA intracellulari ed extracellulari. Mediante Single TaqMan Assay abbiamo validato la deregolazione dei seguenti microRNA: miR-126, miR-150, miR-223, miR-483-3p, miR-1226*, miR-1290. Utilizzando un nuovo approccio computazionale per l'analisi della perturbazione delle pathway, abbiamo riscontrato che i target dei microRNA intracellulari ed extracellulari erano coinvolti in processi cellulari e molecolari associati all'insorgenza ed alla progressione da NAFLD a NASH, come ad esempio il metabolismo degli acidi grassi, la regolazione di fattori di trascrizione lipogenici (ad esempio PPAR, SREbP), il metabolismo del glucosio, il metabolismo del recettore delle LDL, la risposta all'insulina, l'apoptosi e l'infiammazione. Il trattamento con PA, rispetto al trattamento con OA:PA, presentava un maggior arricchimento statisticamente significativo di funzioni associate alla NASH sia per i microRNA intracellulari che per i microRNA extracellulari DE. È stata analizzata l'espressione genica, mediante Real-Time PCR, di alcuni dei target dei microRNA differenzialmente espressi identificati.
Questi dati potrebbero essere utili per identificare il ruolo dei microRNA nel metabolismo lipidico epatico e nella patogenesi e progressione dello spettro NAFLD; inoltre, se validati in vivo, potrebbero portare all'identificazione di nuovi microRNA epato-specifici come biomarcatori di diagnosi differenziale
La tutela giuridica del segreto industriale
No full textLa tesi si prefigge l obiettivo di analizzare i vari aspetti problematici, nonché i punti di forza della tutela fornita dal segreto industriale , anche confrontandola con quella brevettuale. Il primo capitolo si occupa delle disposizioni internazionali in materia di informazioni riservate con particolare attenzione all analisi dell art. 39 Trips. Il secondo capitolo analizza invece l attuale disciplina italiana in tema di segreto, confrontandola anche con la precedente normativa in materia. Il terzo capitolo infine affronta il tema della tutela delle informazioni segrete in ambito comunitario, analizzando la direttiva concernente appunto la protezione del segreto industriale contro l acquisizione, l utilizzo e la divulgazione illeciti
Low Power Techniques for Future Network-on-Chip Architectures
No full textIn a multi-many/core system, the Network-on-Chip (NoC) based communication
backbone is responsible for a relevant fraction of the overall energy
budget. In fact, the I/O buffers, the crossbars of the routers and the
inter-router links are the main contributors of the NoC s energy dissipation.
Specifically, electrical links will soon represent a bottleneck both in terms
of energy dissipation and delay. For these reasons, several short and long
terms solutions have been proposed from the NoCs research community. In
particular, several techniques are based on reducing the voltage swing in
links resulting in significant energy saving.
We propose techniques and architectures for runtime tuning of the voltage
swing of inter-router links. The proposed technique, is compared with the
state of the art in link energy reduction through data encoding under both
synthetic and real traffic scenarios. We found that the proposed techniques
allow to significantly reduce the energy consumption of the NoC fabric without
degrading the performance metrics. Energy savings ranging from 20%
to 43% have been observed without any relevant impact on the performance
metrics. Wireless networks-on-chip (WiNoCs), have been recently proposed as candidate
solutions for addressing the scalability limitations of conventional multi-hop
NoC architectures. In a WiNoC, a subset of network nodes, namely, radio
hubs, are equipped with a wireless interface that allows them to wire
lessly communicate with other radio hubs. Thus, long-range communications,
which would involve multiple hops in a conventional wireline NoC, can
be realized by a single hop through the radio medium. Unfortunately, the
energy consumed by the RF transceiver into the radio hub (i.e., the main
building block in a WiNoC), and in particular by its transmitter, accounts
for a significant fraction of the overall communication energy. In order to alleviate
such contribution, two techniques have been proposed in this thesis.
A first solution consists in a runtime tunable transmitting power technique
for improving the energy efficiency of the transceiver. The basic idea is tuning
the transmitting power based on the physical location of the recipient
of the current communication. Specifically, based on the destination address
of the incoming packet, the radio hub tunes its transmitting power to
a minimum level, but high enough to reach the destination antenna without
exceeding a certain bit error ratio. The proposed technique applied on different
representative WiNoC architectures results in an average transmitter
energy reduction up to 50% without any impact on performance and with
a negligible overhead in terms of silicon area. A second solution focuses on
the impact of antennas orientation on energy figures and performs a design
space exploration for determining the optimal orientation of the antennas in
such a way to minimize the communication energy consumption. When the
antennas are optimally oriented, up to 80% transmitter energy saving has
been observed.
Unfortunately, energy consumed by WiNoC transceiver does not depend
by the transmitter but also by other modules including the receiver. In this
sense, in order to obtain a further energy reduction in this thesis we propose
a technique based on selectively turning off, for the appropriate number of
cycles, all the radio-hubs that are not involved in the current wireless communication.
The proposed energy managing technique is assessed on several
network configurations under different traffic scenarios both synthetic and
extracted from the execution of real applications. The obtained results show
that, the application of the proposed technique allows up to 25% total communication
energy saving without any impact on performance and with a
negligible impact on the silicon area of the radio-hub
Qualità e sostenibilità: indicatori ibridi per la piccola pesca artigianale
No full textLa piccola pesca artigianale rappresenta un ampia porzione del settore della pesca nel Mar Mediterraneo. Da circa un decennio, questa categoria di pesca attraversa su più fronti una crisi che, senza opportuni interventi di gestione, minaccia la sopravvivenza delle comunità costiere dipendenti dall attività di pesca.
Lo sviluppo della piccola pesca artigianale, attraverso la valorizzazione dei suoi prodotti, sembra poter donare un apporto positivo all intero settore della pesca, giocando un ruolo fondamentale nella rivalutazione delle zone costiere e per lo sviluppo dei mercati regionali.
Al fine d intraprendere un percorso orientato alla qualità, questo studio punta allo sviluppo di un sistema d informazione adattato alla piccola pesca artigianale, composto da indicatori che giovino da supporto per la valutazione della sostenibilità delle sue flotte dai punti di vista economico, sociale, ambientale e della governance.
A questo scopo, è stata avviata un indagine nell area costiera della Sicilia orientale, dove, attraverso un Approccio sistema (Lavaud, 2013) di tipo partecipativo che ha visto coinvolti i vari stakeholder della filiera ittica locale, e l adattamento del metodo Principi-Criteri-Indicatori (PCI) (Rey Valette et al., 2008), sono stati selezionati i principi, i criteri e gli indicatori utili per la stima della sostenibilità e della qualità di vari fattori caratterizzanti la piccola pesca artigianale. Il sistema d informazione così sviluppato, è capace di guidare l eventuale processo di labeling di un prodotto ittico, proveniente dalla pratica di un mestiere convenuto come piccola pesca artigianale, da riconoscere come di qualità e sostenibile.
La ricerca ha richiesto un attenta indagine preliminare sulle marinerie presenti nel territorio oggetto di studio e ha sollevato molteplici problematiche che accomunano le differenti flotte artigianali del Mediterraneo, tra cui, in primo luogo, la mancanza di una definizione comune ufficiale per la categoria della piccola pesca artigianale
Toxicity evaluation of new engineered nanomaterials in model organisms
No full textAccording to the definition adopted by European Commission in 2011 a nanomaterial (NM) is a natural, incidental or manufactured material containing particles, in an unbound state or as an aggregate or as an agglomerate and where, for 50% or more of the particles in the number size distribution, one or more external dimensions is in the size range 1 nm-100 nm (European Commission, 2011/696/EU).
NM exhibit peculiar characteristics (e.g. small size, large surface area to mass ratio, shape, surface charge, reactive surface groups, state of agglomeration) that confer them properties substantially different from those of the bulk particles of the same composition.
Due to their widespread use in the consumer and industrial products, NMs can be released into the environment and it has been raised concern of the scientists about this question (Royal Society and the Royal Academy of Engineering, 2004).
The effects that NMs have on aquatic organisms depend on their characteristics influenced by environmental parameters. NMs enter the aquatic organisms mainly through the epithelial surfaces (such as gills, skin) or direct ingestion (Moore, 2006).
After crossing the cell membrane, NMs may be stored in vesicles, mitochondria and additional organelles within epithelial cells. They may generate reactive oxygen species, oxidative stress, cytotoxicity, apoptosis and necrosis (Oberdörster et al., 2005).
Ecotoxicological tests of NMs should first consider the behaviour of NMs in the aquatic environment and the conditions that may influence aggregation state. For example, some NMs are almost impossible to disperse in water by physical methods such as sonication or stirring and may require the use of a dispersing agent. The choice of dispersant is problematic since some of the best dispersants from a chemistry point of view are also toxic to organisms.
The potential for NMs to cause oxidative injury in fish and invertebrates remains controversial. Bar-Ilan et al., 2009 showed that silver nanoparticles (AgNPs) induced almost 100% mortality in larvae of Danio rerio after acute exposure and a variety of embryonic morphological malformations were observed.
A study showed that gold nanoparticles (AuNPs) are non toxic at the employed concentrations and do not cause obvious abnormalities in developing zebrafish embryos (Asharani et al., 2010).
Zhu et al. (2009) observed effects on mortality and immobility on D. magna in the case of titanium nanoparticles (TiO2NPs) nanoparticles smaller than 20 nm.
Currently there is a lack of knowledge about long-term risks and potential mechanisms of toxicity of NMs; the industrial-scale application of engineered nanomaterials in many areas of daily life raises the question of the security of these systems because the nanodimensions are able to overcome natural barriers, resulting in potential biological damage.
The main aim of this Ph.D. Thesis was the evaluation of the potential toxic effects of several NMs on aquatic organisms used as models considering their increasing use in the product market. Short and long-term ecotoxicological assays developed, searching for specific biomarkers of exposure by immunohistochemistry, western blotting and gene expression analysis
Il sistema europeo comune di asilo: la protezione internazionale dello straniero in Europa
No full textLa tesi di dottorato dal titolo il sistema europeo comune di asilo: la protezione internazionale dello straniero in Europa nasce da un progetto di ricerca avviato alla fine del 2013 e volto a individuare la portata normativa europea in materia di protezione internazionale degli stranieri alla luce delle problematiche emerse nella prassi applicativa e quindi, in parte, connesse all attuale crisi migratoria. L obiettivo iniziale era quello di cogliere le differenze in tema di tutela del diritto di asilo tra due diversi piani ordinamentali: quello internazionale e quello europeo. In questa prima fase, e segnatamente nel I capitolo, il lavoro di ricerca si è incentrato sulla ricostruzione del processo di evoluzione del concetto di asilo nel diritto internazionale.
Ne è seguita una disamina delle questioni giuridiche sottese alla costruzione del sistema europeo comune di asilo, il cui obiettivo è sancito nell art. 78 del TFUE, completato dall art. 18 della Carta dei diritti fondamentali dell Unione europea, nonché, bilanciato e arricchito dalla giurisprudenza della Corte di giustizia dell Unione europea e della Corte Edu. Pertanto, i capitoli II e III sono stati dedicati rispettivamente alla nascita e all evoluzione della normativa dell Unione europea in materia e al quadro complessivo della vigente legislazione europea sul tema.
La crisi migratoria del 2015, e il suo acuirsi negli anni successivi, hanno consigliato di orientare la tesi verso uno studio più approfondito delle ragioni di disfunzione del sistema europeo comune di asilo al fine di identificare e proporre soluzioni giuridiche nuove e potenzialmente idonee a realizzare di un diritto di asilo europeo informato a criteri più rispettosi dei diritti della persona.
A tal proposito nel IV capitolo, dedicato ai principi fondanti il sistema europeo comune di asilo, ci si è soffermati sull opportunità o meno di valorizzare la c.d. clausola di sovranità al fine di salvaguardare la tutela dei richiedenti asilo dal subire trattamenti inumani e degradanti entro la stessa Unione europea nell applicazione dei c.d. trasferimenti Dublino; tale ultima eventualità è stata foriera di quella che si potrebbe definire crisi del principio di fiducia reciproca tra gli Stati membri. In quest ottica, si sono sollevati alcuni rilievi critici al parere n. 2/2013 della Corte di giustizia sull adesione dell Unione europea alla Convenzione europea dei diritti dell uomo. In particolare si sono rilevate le idiosincrasie della Corte di giustizia rispetto alle pronunce della Corte Edu in tema di tutela equivalente dei diritti umani nell Unione europea e applicazione del c.d. sistema Dublino. Di conseguenza, si è ricostruito il quadro giurisprudenziale di riferimento con specifica attenzione alle più rilevanti e recenti pronunce della Corte di giustizia, della Corte Edu e delle giurisdizioni nazionali di Inghilterra, Germania e Italia.
Infine, nel V e ultimo capitolo sono state analizzate criticamente le più recenti proposte normative avanzate dalla Commissione europea nel 2016 finalizzate a riformare il c.d. pacchetto asilo.
Inoltre, precipua attenzione è stata riservata all Accordo UE - Turchia del 18 marzo 2016 e al c.d. approccio hotspot. Queste due azioni volute dal Consiglio europeo e dalla Commissione europea sono state analizzate quali espressioni di una nuova tendenza europea che si caratterizza per l incapacità di adottare norme giuridiche seguendo le procedure legislative previste dai Trattati istitutivi.
In conclusione, la tesi propone l individuazione di un approccio diverso e potenzialmente idoneo a migliorare la condizione di vita dei richiedenti protezione internazionale. La soluzione, in una prospettiva futura e ambiziosa, risiederebbe nel superamento della necessità del requisito della territorialità per proporre domanda di asilo e nell adozione di una normativa europea in materia d ingressi legali dei richiedenti protezione internazionale
Theoretical Insights into Heterogeneous Metallic Catalysts for Biomass Based Hydrogen Production
No full textThe study of different metallic catalysts (Pt, Pd) for the 1,2-Propanediol (1,2-PDO) and formic
acid (FA) to hydrogen conversion was addressed by means of computational methods. In
order to shed light into the key factors governing the reactivity of these catalysts multiple
models were used, ranging from Pt low Miller-index (111) and (100) like surfaces to supported
sub-nanometric Pd clusters. Through a detailed study of the competition between C-H, O-H
and C-C bond breakings, it was demonstrated that the 1,2-PDO Pt catalyzed decomposition is
likely to occur via consecutive dehydrogenation steps, followed by C-C bond cleavages. These
latter are more favoured once terminal CO moieties are formed. Hydroxyacetone resulted to
be among the major by-products of the reaction. These findings are common both to (111)
and (100) Pt surfaces, suggesting that the decomposition reaction may be structure insensitive.
In parallel, the catalytic properties of a h-BN supported sub-nanometric Pd6 cluster toward FA
dehydrogenation were investigated. A QM/MM approach was used for studying the nucleation
mechanism of selected Pd clusters onto a boron nitride nanotube (BNNT) support and the
information gained were exploited for the reactivity study. In this framework, the competi-
tion between the formate (HCOO) and carboxyl (COOH) FA decomposition pathways was
discussed. The Pd6 undercoordination was proposed to be at the basis of a major selectivity
towards the formation of the HCOO intermediate. Conversely, the production of CO seems
to be inhibited, and this could represent a major improvement for the CO-free production of
hydrogen. A more realistic picture of the catalytic system was achieved by taking into account
a variety of effects, such as support defectivity and metallic catalyst reconstruction. These were
demonstrated to have a non-negligible impact on the FA decomposition reaction mechanism.
In particular, the B vacancy-mediated dehydrogenation was found to be competitive with the
Pd-mediated one, thus suggesting that the support could actively take part to the catalytic
process
Monte Carlo study of charge and phonon transport in graphene
No full textIn this thesis, we investigate charge transport in graphene. Graphene is one of the most important new materials with a wide range of properties, rarely together in the same material, and it is the ideal candidate for future electronic devices. The dynamics of electrons in the conduction band is analyzed, by considering values of Fermi levels high enough to neglect the dynamics in the valence band. This is equivalent to a n-type doping for traditional semiconductors.
Degeneracy effects are very important in graphene and then it becomes mandatory to consistently include the Pauli exclusion principle.
We develop a new Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) procedure to solve the Boltzmann transport equation, that properly takes into account the Pauli principle. For a cross-validation of the results, we also solve the Boltzmann equation in a deterministic way by using the Discontinuous Galerkin method. The agreement of the results is excellent. A comparison of the new DSMC results with those obtained by means of well established hydrodynamical models are presented as well, and again the agreement is very good.
This new approach is applied to study the transport properties in suspended monolayer graphene and then in a layer of graphene on different substrates, obtaining the expected results as the degradation of mobilities.
Regarding phonon transport, we investigate the thermal effects in a suspended monolayer graphene due to the charge flow under an applied electric field. A complete model is considered, with all the phonon branches, both in-plane and out of plane ones. Moreover, we describe the phonon populations without any approximation of the distribution with an equivalent Bose-Einstein one. The distribution is built by means of the intermediate results arising from the new DSMC, by counting the number of the emission and absorption processes due to the interaction between electrons and phonons. The phonon-phonon interaction is treated in a standard way with a BGK approximation.
We are able to determine the increase of the temperature due to the charge flow and to predict its raise for any values of electric fields and Fermi energies. Moreover, it is shown that the inclusion of a complete phonon model leads to a lower heating effect with respect to other simplified models
Sostenibilità dei sistemi portuali in ambito urbano. Valutazione dell accessibilità non motorizzata nelle aree di interfaccia porto/città
No full textQuesto lavoro si propone di focalizzare l attenzione sui flussi pedonali/ciclabili nelle aree di interfaccia porto-città e di fornire una metodologia per valutarne l accessibilità non motorizzata.
Negli ultimi anni ci sono stati profondi cambiamenti, a causa dell'evoluzione dei trasporti marittimi, dei volumi di traffico e delle infrastrutture portuali, che hanno profondamente influenzato la relazione porto-città. Grazie allo sviluppo del settore crocieristico e della nautica da diporto, attualmente in grande espansione, oltre che alla riqualificazione dei Waterfront e di aree portuali, porto e città condividono oggi funzioni e attività che sono attrattive non per i passeggeri/turisti, ma anche per altri potenziali utenti come i cittadini stessi.
Spesso, la distribuzione non pianificata di tali funzioni e attività eterogenee (con la conseguente sovrapposizione e intersezione di flussi merci/passeggeri, generati da una forte domanda di trasporto merci e persone) e la presenza di funzioni deboli nelle aree di interfaccia sono le principali criticità per gli utenti vulnerabili.
Pertanto, avere una buona accessibilità non motorizzata è un fattore determinante per lo sviluppo sostenibile del porto e della città.
Al contrario delle merci, la cui scelta del percorso è dettata dal principio di costo minimo generalizzato, ogni passeggero/turista e potenziale utente è una unità decisionali indipendente. Lla cui scelta del percorso dipende non solo dalla destinazione ma anche dalla qualità del deflusso pedonale/ciclabile, dall attrattività delle attività esistenti lungo l itinerario e dalle sue caratteristiche.
La metodologia implementata sfrutta uno strumento GIS, che permette di modellare una rete pedonale/ciclabile nelle aree di interfaccia porto/città e di valutare la qualità dei deflussi, sia calcolandone il Livello di Servizio che una misura di Utilità.
Così facendo è possibile:
1) valutare l'accessibilità non motorizzata;
2) individuare le principali criticità;
3) individuare i passi e la loro sequenza di priorità nella pianificazione porto/città.
La metodologia è stata applicata a un caso studio: la città di Catania. Gran parte dell attuale centro storico della città si affaccia sull area portuale, che si estende lungo la costa per 3 km ed è chiusa da una cinta doganale, interamente costeggiata dal principale asse di accesso da sud alla città, la Strada Statale 114, interessato da elevati flussi di traffico veicolare a doppio senso di marcia. Qui il rapporto porto-città è oggetto di ampio dibattito da diversi anni, essendo Catania in attesa sia della redazione di un nuovo Piano Regolatore Generale che dell approvazione della proposta di Piano Regolatore Portuale, presentata dall Autorità Portuale nel 2004. L area portuale potrebbe avere un ruolo cruciale in futuro, in quanto opportunità unica per creare un waterfront urbano, e anche per risolvere importanti criticità, legate soprattutto alla mobilità dolce. Quindi, questo lavoro pone l'attenzione sui flussi pedonali/ciclabili nella zona di interfaccia porto/città di Catania, modellando una rete pedonale/ciclabile e valutando l'accessibilità non motorizzata misurando la qualità dei flussi in diversi scenari. L obiettivo è individuare le criticità e valutare le possibili soluzioni per migliorare l'accessibilità non motorizzata e, quindi, la relazione porto-città.
La metodologia proposta può contribuire a fornire una guida per trasportisti e urbanisti, autorità locali e portuali e decisori nella pianificazione dell interfaccia porto/città, individuando criticità e soluzioni per migliorare l'accessibilità non motorizzata e la sostenibilità dei sistemi portuali nelle aree urbane