3284 research outputs found
Sort by
Development of Innovative Technologies for DNA Extraction and Detection
No full textThe Ph.D. project has been focused on the development of fast, multiplex, innovative and easy-to-use technological platforms for DNA analysis (from extraction to detection), implemented into portable and miniaturized devices. These types of technologies are called Point-of-Care (PoC) and could create the conditions for a more efficient clinical analysis, introducing a series of advantages:
Fast and cheap procedures for biological samples preparation and analysis
Fast diagnosis
Identification and analysis of different DNA mutations (complex phenotypes and drug-resistance related)
Disease-specific and therapy-specific pattern definition
My research activity has been divided into three main parts, which will be described in the subsequent chapters:
1. Development and characterization of a miniaturized platform for DNA extraction.
2. Development and characterization of miniaturized systems for DNA detection with both optical transduction methods (via RT-PCR) and electrical methods (electrochemical detection).
3. Development of molecular methods for the detection of environmental analytes
Surface Plasmon Resonance Imaging Biosensors for Cancer Diagnosis: Detection of Circulating Tumor DNA
No full textThis doctoral thesis focused on the realization of Surface Plasmon Resonance Imaging (SPRI) biosensor for the rapid, simple and label-free detection of single point mutations in the KRAS gene, standard actionable cancer biomarkers for colorectal cancer, in human plasma samples. Initially, the SPRI assay included the immobilization of specific peptide nucleic acid (PNA) probes onto the gold sensor to ensure the hybridization reaction of PNA-DNA complexes. The spatially controlled immobilization of PNA probes has been obtained by injecting PNA wild-type and PNA mutated solutions into a microfluidic system coupled to SPR sensor chip. The extremely low concentration of genomic DNA required an improvement of SPRI detection capabilities, by using functionalized gold nanoparticles to amplify the hybridization signal between target analytes and corresponding PNA probes. Three representative single-point mutations, gDNA G12D, G12V and G13D, have been successfully detected.
After preliminary results of nanoparticle-enhanced SPRI assay, a mixed-charge polymer based on Poly-L-lysine (PLL) polypeptide backbone modified with an anionic peptide, connected via a nonionic OEG spacer, has been synthesized in order to achieve control over the charge distribution of PLL-coated surfaces, and thus the antifouling property. The PLL backbone has been functionalized with different percentages (y%) of maleimide-OEG-NHS ester chains (PLL-mal(y%), from 13% to 26%), and the anionic oligopeptide CEEEEE, composed of one cysteine (C) and five glutamic acids (E), with a short sequence to limit the thickness of the mixed-charge polymer antifouling coating, has been attached to the maleimide units through the thiol maleimide Michael-type addition. The grafting density has been varied to tune the balance of charged groups at polymer backbone. PLL-mal(y%)-CEEEEE surfaces have been characterized by water contact angle and polarization modulation infrared reflection-absorption spectroscopy (PM-IRRAS). Complementary acoustic (quartz crystal microbalance with dissipation, QCM-D) and plasmonic (surface plasmon resonance imaging, SPRI) techniques have been employed to monitor the adsorption of bovine serum albumin (BSA), used as standard protein solution, and diluted human plasma samples. Hence, a new nanoparticle-enhanced SPRI assay for circulating tumour DNA (ctDNA) detection in human plasma samples using PLL-mal(y%)-CEEEEE layer as the antifouling coating has been devised. The PNA probes and the anionic peptide have been attached to the maleimide units through the thiol maleimide reaction using a microfluidic system coupled to SPR sensor chip. The analysis of ctDNA G12D target in diluted human plasma samples (5 pg uL-1), collected from cancer patients and healthy donors, has been carried out using the conjugated AuNPs system, with a minimal sampling handling to avoid any contamination and disruption of the antifouling activity of PLL-mal(y%)-CEEEEE layer. The combined use of PLL-mal(y%)-CEEEEE as the antifouling layer with functionalized gold nanoparticles for the amplification of target detection overcomes the limiting factors related to the biosensor in the clinical field and offers an excellent ctDNA discrimination in the bloodstream at attomolar level
Nano-drugs and imaging guided surgery in multimodal treatment protocol of glioblastoma: a translational approach.
No full textPrimary brain tumors are a major cause of morbidity and mortality in the United States. Approximately one-third of tumors are malignant and the remaining are benign or borderline malignant. High-grade glioma, in particular glioblastoma, management is a great challenge for both neurosurgeons and patients. More than 45% of CNS primary malignant tumours are glioblastoma and their 5 year-survival is only 5% on average. Although biomolecular differences between glioblastoma IDH-WT and IDH-mutant might account for different outcomes, treatment strategies, including surgical EOR, chemiotherapy and radiotherapy, are currently considered important factors associated with PFS and OS.
objective of this thesis is the definition of a neuro-oncological protocol, to be reserved for patients with glioblastoma, which can establish a therapeutic path that starts with a safe and effective surgery and continues with a pharmacological treatment that may lead to the limitations of current antitumor therapy schemes.
Two main research lines have been conducted, with these purposes: the first one, essentially clinical, has been analysed in two consecutive studies, first retrospectively, then prospectively, the results of the application of an intraoperative imaging protocol that foresees the use of Advanced neuronavigation, intraoperative fluorescence and intraoperative CT. The second line of research was instead based on the attempt to obtain a pharmacological preparation which provided for the combination of temozolomide with nano-vectors, able to increase its antiblastic efficacy and to increase its chances of delivery at the intracranial level
Magma storage, ascent and degassing histories traced by textures and chemical zoning in crystals: application to the C02-Rich basaltic system of Mt. Etna Volcano
No full textAn extensive compositional dataset of plagioclase and olivine crystals from lavas emitted between the 2011 and 2013 at Mt. Etna has been used to constrain modes and timescales of magma storage and transfer to the surface. Plagioclase crystals display either near-equilibrium or disequilibrium textures at the core and rim that indicate complex histories of magma crystallization under variable chemical and physical conditions. Crystals with different textures have been characterized for major (An), minor (Fe and Mg) and trace elements (Sr/Ba). The Sr /Ba ratio in oscillatory-zoned plagioclase revealed the presence into the plumbing system of low-Sr magma volumes that preserve a geochemical signature similar to that of magmas feeding the historic, pre-1971 activity. Fe and Mg zoning vs anorthite in correspondence of plagioclase sieve textures also suggest that processes of gas-flushing have had a dominant role in triggering the paroxysmal eruption, determining a sudden intensification of the eruption intensity up to the fountaining phase. In order to interpret the range of crystal textures and compositions that may form in CO2-rich systems, a series of experiments was conducted to reproduce processes of CO2-flushing at distinct sections of the plumbing system. Starting from an initial material containing a pure-H2O fluid, experiments were performed at temperature of 1080°C and at two distinct pressures of 100 MPa and 300 MPa, using volatile mixtures at variable H2O+CO2 concentrations. Results show that CO2-flushing at high pressure greatly promote plagioclase destabilization during their early grow history, and is therefore one of the main mechanism responsible for the spectrum of disequilibrium textures at the plagioclase cores. The transfer and injection of prevalent CO2-rich gases at shallow (~100MPa) depth mostly reduce the clinopyroxene stability, causing severe destabilization of their rims. Through Sr-diffusion modelling in plagioclase the maximum time of magma storage during the considered eruptive period has been evaluated. Timescales of crystal residence in the plumbing system are short (five years to three decades), suggesting limited magma storage and faster transfer dynamics to the surface. The investigation of Li diffusion in plagioclase allow a direct quantification of magma ascent and vesiculation upon eruption. Li diffusion calculations yield timescales of sin-eruptive magma ascent between 20 and 30 sec, corresponding to rates of 50-75 m/s. Chemical zoning of olivine crystals highlights processes of multi-step magma transfer and residence at different levels of the plumbing system. The migration of magmas to the surface occurred primarily stepwise through multiple episode of injection and mixing between five compositionally-distinct magmatic environments (Mi), whose P-T- O2 characteristics and concentrations in dissolved volatiles were constrain by thermodynamic modeling. From a deepest reservoir, located at depth of ~600 MPa, the most primitive magma M1 (Fo84) moved along dominant pathways, intercepting the M2 (Fo80-82) at ~390 MPa and/or M3 (Fo78; 250 MPa), M4 (Fo75; ~140 MPa) and finally the shallow M5 (Fo70-73; ~40 MPa) storage zone. For some eruptive episodes, olivine zonings highlight a preferential route of transfer, connecting the M1 and M5 storage zones that facilitated the migration of primitive magma at shallow depth. Fe-Mg diffusion modelling on olivine normal and reverse zoning defines the timescales of magma transfer and storage across these magmatic environments, which vary from ~1 to 18 months, whereas intrusion and mixing by more basic magma into the shallowest reservoir occurred always within 5 months before eruption. Relevance of this study mainly relies on the quantification of volcanic processes at depth that may have considerable consequences in development of unusual, high-energy eruptions at basaltic volcanoes, generally acknowledged for their weak to mild explosive activity
Scienza e naturalia nel monastero di S. Nicolò l'Arena Ricognizione, analisi e studio del Fondo Benedettino e della collezione museale
No full textIl progetto di tesi si pone di delineare contenuti, forme e modelli delle collezioni scientifiche dei PP. Benedettini del Monastero di San Nicolò l Arena di Catania nell ambito del più vasto panorama del collezionismo naturalistico-scientifico del XVIII-XIX sec.
La ricerca propone lo sviluppo di una metodologia integrata per analizzare, descrivere, valorizzare e rendere fruibile le caratteristiche del collezionismo scientifico dei monaci benedettini, inserendosi all interno di un ampio filone di ricerche multidisciplinari sulla valorizzazione dell ex Monastero e sugli episodi del collezionismo siciliano, condotto già da alcuni anni da ricercatori e specialisti del Dipartimento di Scienze Umanistiche dell Università di Catania.
All interno di questo principale ambito di ricerca si prevede, infatti, un approfondimento riguardante lo studio degli aspetti naturalistico-scientifici e sperimentali delle collezioni benedettine, con lo scopo di chiarirne l articolazione cronologica, il significato storico-culturale ed i legami con le contemporanee istituzioni e strutture (Biblioteca, Accademia, Museum Biscarianum, etc.) attraverso la lettura delle fonti documentarie archivistiche del Fondo Benedettini conservato presso l Archivio di Stato di Catania e di tutte le altre fonti coeve disponibili in vario modo correlate.
Lo studio permetterà di approfondire il rapporto tra benedettini e città, ed in particolare le relazioni con l Accademia Gioienia e l Università, nell ottica del modello museo integrato , tipico del collezionismo settecentesco. Soprattutto si cercherà di indagare attraverso l analisi delle informazioni raccolte, sia archivistiche che librarie, la concezione settecentesca del sapere e dello studio benedettino, la chiave interpretativa dei diversi rami delle collezioni ed il complesso legame tra Scienze ed Arti .
Dal recupero di documenti inediti e dalle nuove ricerche sui numerosi documenti d archivio, si avvierà una nuova sistematica indagine per la conoscenza e l approfondimento delle collezioni naturalistico-scientifiche dei monaci benedettini.
In particolare si tenterà di rintracciare tendenze, modalità, motivazioni e pratiche sociali dei singoli collezionisti, nonché gli scambi materiali o intellettuali tra i diversi protagonisti, ricostruendo là dove possibile gli specifici contesti di una collezione nel confronto, sempre illuminante, con le esperienze coeve.
Inoltre si intende promuovere la valorizzazione e la definizione di un nuovo modello di gestione e fruizione del Fondo Benedettini conservato presso le Biblioteche Riunite Civica e U. Recupero di Catania, attraverso la digitalizzazione del patrimonio storico-documentario e librario indagato. Il progetto, infatti, intende coniugare l indagine scientifica con l innovazione tecnologica ponendosi in linea con le nuove prospettive di ricerca che si affermano nel campo della fruizione, valorizzazione e conservazione del patrimonio umanistico attraverso la collaborazione con l Istituto per i Beni Archeologici e Monumentali del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Catania (IBAM-CNR), ente specializzato nel campo della digitalizzazione del patrimonio storico-documentario
Le alterazioni emocoagulative ed immunologiche dopo chirurgia open e laparoscopica
No full textNonostante l applicazione di una corretta tromboprofilassi, il tasso residuo di
tromboembolismo venoso (TEV) nei pazienti chirurgici si aggira in Letteratura
intorno al 10 15 % [1].
Negli ultimi anni, con il sopravvento della chirurgia laparoscopica, gli Autori in
Letteratura hanno iniziato a discutere le differenze emergenti in termini di aspetti
medici e clinici tra la chirurgia tradizionale e la chirurgia laparoscopia, come le
alterazioni emocoagulative ed immunologiche.
La chirurgia laparoscopica è stata considerata una procedura a basso rischio di
sviluppare trombosi venosa profonda ed embolia polmonare, in quanto comporta
un limitato trauma chirurgico ed una precoce deambulazione post-operatoria. In
realtà, l'incidenza di trombosi venosa profonda e di embolia polmonare dopo
chirurgia laparoscopica è poco chiara, in quanto studi sulle alterazioni dell'emostasi
dopo laparoscopia mostrano risultati contraddittori.
Gli interventi chirurgici possono inoltre indurre profonde alterazioni nelle capacità
immunitarie dell organismo che sono proporzionali alla grandezza del trauma
chirurgico, e che contribuiscono allo stato di ipercoagulabilità ematica. Tale
immuno-modulazione può inoltre predisporre i pazienti ad episodi settici post-
operatori e anche alla progressione di un eventuale tumore residuo, come
dimostrato da sempre crescenti evidenze sperimentali. Piuttosto che provare a
contrapporre specifici elementi dell intricata risposta immunitaria all insulto
chirurgico, vari Autori in Letteratura sostengono che, riducendo il danno tissutale,
come avviene in chirurgia mininvasiva, la reazione immunitaria del paziente venga
alterata in minore misura rispetto che alla chirurgia tradizionale. Obiettivo di questo studio è studiare e comparare i cambiamenti immunitari,
emocoagulativi e dei parametri fibrinolitici in 2 gruppi omogenei di pazienti
sottoposti rispettivamente a chirurgia laparoscopica e chirurgia tradizionale (open),
allo scopo di individuare i meccanismi molecolari delle alterazioni emocoagulative,
per perfezionare la profilassi antitrombotica e per lo sviluppo di nuove terapie volte
a curare i disordini trombo-embolici. La presente ricerca inoltre migliorerà le
conoscenze circa le alterazioni indotte dall insulto chirurgico sull assetto
emocoagulativo ed immunitario, permetterà di stabilire e di comparare i benefici e
i rischi della metodica laparoscopica e tradizionale, e di programmare strategie
mediche e chirurgiche secondo le necessità specifiche del singolo paziente
Expression analysis of Chitinases in workers professionally exposed to pollutants and cigarette smoke
No full textLe Chitinasi appartengono alla famiglia 18 delle glicosil-idrolasi e sono un gruppo di enzimi capaci di interagire con la chitina. Diversi studi hanno dimostrato che queste molecole sono espresse dalle cellule dell immunità innata e sono coinvolte in differenti condizioni patologiche come cancro, diabete, disordini neurologici, processi osteolitici e infiammazione cronica e acuta. La CHIT1 è la chitinasi più caratterizzata dal punto di vista clinico e biologico. Diversi gruppi etnici presentano un polimorfismo della CHIT1 che consiste nella duplicazione di 24pb nell esone 10 che genera un mRNA anomalo codificante per una proteina enzimaticamente inattiva. Le Chitinasi sono prodotte nel tratto respiratorio dai macrofagi alveolari e sono coinvolte in numerose patologie respiratorie (asma,BPCO). Lo scopo di questo studio è stato analizzare i livelli di espressione delle Chitinasi nel sangue periferico di soggetti esposti ad inquinanti ambientali e controlli non esposti. Inoltre, è stato valutato se la presenza del polimorfismo influenzava la funzionalità respiratoria nei soggetti esposti reclutati per lo studio.
Materiali e metodi
Sono stati reclutati 49 lavoratori professionalmente esposti ad inquinanti ambientali e 25 controlli non esposti. I due gruppi sono stati suddivisi in fumatori e non fumatori. I soggetti reclutati nello studio sono stati genotipizzati per poter stabilire la frequenza del polimorfismo di 24pb. L attività enzimatica della CHIT1 è stata misurata mediante un test fluorimetrico. I PBMCs sono stati utilizzati per gli studi in ex vivo ed in vitro al fine di misurare l espressione delle Chitinasi (CHIT1, CHIA, CHI3L1, CHI3L2 e CHID1) e delle citochine (TNFa, IL1b, IL6, CCL2, CXCL5, CXCL1, CXCL3, CXCL6, CXCL8, CXCL2) coinvolte nei processi infiammatori.
Alcuni dati di questo studio sono stati acquisiti utilizzando un dataset di microarray costituito dal trascrittoma di macrofagi alveolari di soggetti fumatori e controlli non fumatori.
Risultati
L analisi della frequenza del polimorfismo ha confermato i dati presenti in bibliografia: il 52% dei soggetti erano omozigoti wild-type (AA), il 41% eterozigoti (Aa) e il 7% omozigoti mutati (aa). Il dato interessante ha riguardato l analisi della funzionalità polmonare nel gruppo di soggetti professionalmente esposti. Questo studio ha dimostrato che i soggetti fumatori eterozigoti per il polimorfismo di 24pb avevano una migliore performance polmonare rispetto ai soggetti omozigoti wild-type. L attività enzimatica della CHIT1 era aumentata nei soggetti fumatori professionalmente esposti rispetto ai relativi controlli. L analisi dell espressione genica delle Chitinasi nei PBMCs isolati dai soggetti professionalmente esposti e dai controlli, invece, non mostrava alcuna modulazione significativa. I trattamenti in vitro dei PBMCs isolati dai controlli sani hanno rivelato un risultato interessante. Il trattamento con Benzenetriol alla concentrazione di 5µM per 24h era in grado di ridurre significativamente i livelli di espressione dell mRNA di CHIT1 e CCL2 e di aumentare l espressione del TNFa e di altri membri della famiglia delle chemochine. L analisi del trascriptoma dei macrofagi alveolari ha mostrato un significativo aumento dei livelli di espressione di CHIT1 e della CHI3L1 nei soggetti fumatori rispetto ai controlli.
Conclusioni
In conclusione, il nostro studio ha dimostrato per la prima volta che il polimorfismo di 24pb del gene della CHIT1 potrebbe avere un effetto protettivo nei soggetti esposti quotidianamente a sostanze inquinanti o al fumo di sigaretta. Inoltre, l esposizione acuta e cronica ad inquinanti ambientali era capace di modulare i pathways dei geni appartenenti alla famiglia delle Chitinasi. Questi risultati dimostrano che le Chitinasi potrebbero essere considerate dei biomarcatori predittivi molecolari per lo studio della progressione delle malattie polmonari
Agostino Scilla. Percorso artistico e contesti
No full textLa presente tesi di dottorato mira a fare chiarezza sul percorso artistico e collezionistico del pittore Agostino Scilla (1629-1700), poliedrica figura di intellettuale tra Messina, sua città natia, e Roma, in cui visse gli ultimi venticinque anni della sua esistenza
Experimental studies of the effect of energetic processing on astrophysical relevant materials
No full textThe knowledge on the physical and chemical properties of astrophysical bodies, such as planets, comets, asteroids and meteorites, together with primordial matter in star-forming regions, derives from the comparison between astronomical observations and laboratory experiments and models that try to simulate their formation and the harsh conditions they experience in space.
In the last decades, the role of many laboratories for experimental astrophysics has been fundamental to interpret astronomical data and, as an example, to spread light on the molecular synthesis reproducing the conditions under which astrochemistry occurs in space or on planetary surfaces.
This thesis reports laboratory experiments that have been performed in order to interpret astronomical observation acquired toward star-forming regions where solid-phase matter is found, to better understand its chemical-physical nature. All the experiments were performed at the Laboratorio di Astrofisica Sperimentale (LASp) at INAF-Osservatorio Astrofisico di Catania. Samples have been analysed by means of infrared and Raman spectroscopy.
This thesis is divided into seven chapters. Chapter I: Introduction; Chapter II: Combined infred and Raman spectroscopy on solid CO; Chapter III; On the detection of deuterated water in icy grain mantles: constrains from laboratory experiments; Chapter IV: Synthesis of formamide and isocyanic acid after ion irradiation of frozen gas mixtures; Chapter V: Infrared study on the thermal evolution of solid state formamide; Chapter VI: C2O and C3O in star-forming regions; Chapter VII: Conclusions
A renewed vision for Amyloid beta and tau in Alzheimer s disease pathophysiology
No full textThe aim of this thesis was to study the pathogenetic mechanisms underlying Alzheimer s disease (AD), a neurodegenerative disorder affecting the elderly and characterized by memory loss, personality changes and cognitive dysfunction leading to dementia.
I will discuss the main projects in which I participated aimed at understanding the role of the main molecular interactors involved in AD pathogenesis, i.e. Amyloid-beta peptide and tau protein, on hippocampal synaptic plasticity and memory in animal models. After reviewing the pathophysiological models that have been developed so far, our general purpose was to study novel aspects of Amyloid-beta peptide and tau involvement in physiological and pathological conditions to give a different interpretation of the disease