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Spettroscopia e Chiralità negli Aggregati Supramolecolari: uno Studio Sperimentale e Teorico
No full textQuesta tesi presenta un ampio studio teorico e sperimentale sulle proprietà ottiche degli aggregati supramolecolari, con particolare attenzione alla modellazione delle proprietà chirottiche in sistemi complessi. La prima parte della tesi descrive le interazioni responsabili dell'aggregazione supramolecolare, come l'aggregazione supramolecolare influenza le proprietà ottiche del sistema e come l'ambiente può essere utilizzato per indurre o controllare l'aggregazione supramolecolare.
Gli aggregati vengono preparati sfruttando l'effetto idrofobico (capitolo 2), la formazione di legami idrogeno (capitolo 3), il legame covalente tra monomeri (capitolo 4) o l'elevata concentrazione locale di monomeri all'interno di nanoparticelle organiche (capitolo 5). In ogni capitolo, le proprietà ottiche degli aggregati sono razionalizzate da modelli teorici che aiutano a spiegare i dati sperimentali. Il capitolo 2 si concentra sui diversi regimi di screening delle interazioni di stato fondamentale e di stato eccitato in un solvente polare, ideando un modello a stati essenziali in grado di discriminare i contributi di screening e riprodurre spettri sia lineari sia non lineari degli aggregati.
Il capitolo 3 riguarda un colorante naftiridinico che è in forma monomerica nel solvente polare DMSO, mentre forma dimeri associati da una serie di legami idrogeno in cloroformio. Le proprietà di stato fondamentale, sia del monomero sia dei dimeri, sono razionalizzate tramite calcoli di dinamica molecolare (MD) e DFT. Gli effetti della diversa funzionalizzazione dei monomeri sulle proprietà di fluorescenza sono razionalizzati dai calcoli TD-DFT. Infine, le proprietà ottiche dei dimeri sono ben comprese nell'ambito del modello eccitonico. I capitoli 4 e 5 sfruttano la fluorescenza di aggregati J intramolecolari ed eccimeri, sensibile a stimoli esterni, per usarli come sensori di polarità e temperatura ambientale.La seconda parte della tesi è dedicata allo studio della chiralità, sia a livello molecolare sia supramolecolare. Particolare attenzione è dedicata alla modellizzazione delle proprietà chirottiche, in particolare CD e CPL, di aggregati chirali. Il capitolo 7 riguarda la chiralità intrinseca di una serie di eliceni π-estesi e le loro proprietà di emettitori CPL. I calcoli TD-DFT consentono di attribuire la configurazione assoluta a ciascuno degli enantiomeri, precedentemente separati mediante cromatografia chirale. I capitoli 8 e 9 derivano le proprietà chirottiche degli aggregati supramolecolari chirali facendo uso di un modello eccitonico quantomeccanico. In particolare, il capitolo 8 esplora l'effetto dell'accoppiamento chirale tra i momenti di dipolo elettrici di transizione utilizzando due approcci diversi, che convergono agli stessi risultati, mentre il capitolo 9 introduce il ruolo dei momenti di dipolo magnetici di transizione e la chiralità intrinseca nel determinare il CD complessivo di un aggregato.
Questi concetti sono applicati ad un caso di studio reale nel capitolo 10, poiché le peculiari caratteristiche CD e CPL degli aggregati gerarchici di cianine sono razionalizzate con un modello eccitonico. L'introduzione della chiralità intrinseca nel modello consente di replicare il peculiare segnale CD monosignato dei tubi di cianine, mentre l'accoppiamento chirale tra momenti di dipolo elettrico dei tubi riproduce bene il CD bisignato e CPL dei bundle, a loro volta aggregati di tubi.This thesis presents an extensive theoretical and experimental study on the optical properties of supramolecular aggregates, with a particular focus on the modelling of chiroptical properties in complex systems. The first part of the thesis describe the interactions responsible for supramolecular aggregation, how supramolecular aggregation affects the optical properties of the system, and how the environment can be used to induce or control supramolecular aggregation.
Aggregates are prepared either by exploiting hydrophobic effect (chapter 2), the formation of hydrogen bonds (chapter 3), the covalent linking of monomers (chapter 4) or the high local concentration of monomers inside organic nanoparticles (chapter 5). In each chapter, the optical properties of aggregates are rationalized by theoretical models which help to explain the experimental data. Chapter 2 focuses on the different screening regimes of ground state and excited state interactions in a polar solvent, devising an ESM model able to discriminate the contributions and reproduce both linear and non linear spectra of aggregates.
Chapter 3 concerns a naphtyridine dye which is in monomeric form in polar solvent DMSO and forms dimers associated by an array of hydrogen bonds in chloroform. The ground state properties of both monomer and dimers are elucidated by MD and DFT calculations. The effects of the different functionalization of monomers on fluorescence properties are explained by TD-DFT calculations. Last, the optical properties of dimers are well understood within the theory of exciton coupling. Chapters 4 and 5 exploit the stimuli-responsive fluorescence of intramolecular J-aggregates and excimers to use them as sensors of environmental polarity and temperature.
The second part of the thesis is devoted to the study of chirality, both at the molecular and supramolecular levels. Special attention is devoted at modelling the chiroptical properties, in particular CD and CPL, of chiral assemblies. In chapter 7 the intrinsic chirality of a series of π-extended helicenes, and their properties of CPL emitters, are addressed. TD-DFT calculations allow to attribute the absolute configuration to each of the enenatiomers, previously separated by chiral chromatography. Chapters 8 and 9 derive the chiroptical properties of chiral supramolecular aggregates within the framework of quantum mechanical exciton model. In particular, chapter 8 explores the effect of chiral coupling between electric transition dipole moments using two different approaches, which converge to the same results, while chapter 9 introduces the role of magnetic transition dipole moments and intrinsic chirality in determining the overall CD of an assembly.
These concepts are applied to a real case study in chapter 10, as the peculiar CD and CPL features of hierarchical aggregates of cyanines are rationalized with the exciton model framework. The introduction of intrinsic chirality in the model allows to replicate the peculiar monosignate CD signal of the cyanine tubes, while the chiral coupling between electric dipole moments of the tubes well reproduces the bisignate CD and CPL of the bundles
L'impatto delle differenze individuali su percezione, presenza e carico cognitivo in un'esposizione di realtà virtuale
No full textIn recent years, virtual reality (VR) has gained growing relevance in neuropsychological, clinical, and educational research due to its ability to create immersive and controllable environments. However, the effectiveness of VR experiences is not determined solely by the system’s technical quality but is also shaped by individual characteristics of the user, such as gender and prior familiarity with immersive technologies. This thesis aims to examine how such individual differences affect the perception of presence, dispositional immersive tendencies, and subjective cognitive workload in a Virtual Environment (VE) designed for social exposure therapy. The analysis was based on a dataset previously collected by Pino et al. (2024), who developed a customizable VR classroom scenario for treating social anxiety. Thirty-four participants completed the exposure session and responded to three validated questionnaires: the Presence Questionnaire (PQ), the Immersive Tendencies Questionnaire (ITQ), and the NASA Task Load Index (NASA-TLX). Statistical comparisons were conducted using nonparametric tests and multiple linear regression models to assess the influence of gender and prior VR experience. Results revealed no significant group differences in total scores across instruments. However, naïve users reported significantly higher realism scores on the PQ, possibly reflecting a novelty effect. Multiple regression models identified user interface quality, involvement, and perceived enjoyment as significant predictors of immersive experience, suggesting that both system design and hedonic engagement shape the perception of presence. These findings highlight that the psychological impact of VR stems from a dynamic interaction between user traits and experiential design. Such evidence has important implications for the development of personalized and effective VR applications in clinical, educational, and therapeutic settings, where user-centred optimization can enhance engagement, reduce cognitive overload, and support treatment adherence. Negli ultimi anni, la realtà virtuale (VR) ha assunto un ruolo crescente nella ricerca neuropsicologica, clinica ed educativa, grazie alla sua capacità di generare esperienze immersive coinvolgenti e controllate. Tuttavia, l’impatto della VR non dipende esclusivamente dalla qualità tecnica del sistema, ma è influenzato anche da caratteristiche individuali degli utenti, come il genere e l’esperienza pregressa con tecnologie immersive. La presente tesi ha come obiettivo quello di esplorare in che modo tali differenze individuali influenzino la percezione di presenza, le tendenze immersive disposizionali e il carico cognitivo soggettivo in un ambiente VR progettato per la desensibilizzazione sociale. L’analisi si basa su un set di dati precedentemente raccolti da Pino et al. (2024), che hanno sviluppato un ambiente virtuale personalizzabile per l’esposizione a situazioni socialmente ansiogene. I partecipanti (N = 34) hanno completato una sessione di esposizione in VR e tre questionari: il PQ, l’ITQ e il NASA TLX. I punteggi sono stati confrontati in base al genere e all’esperienza pregressa con la VR, utilizzando test non parametrici e modelli di regressione multipla. I risultati non hanno evidenziato differenze significative nei punteggi totali dei questionari tra i gruppi, ma gli utenti senza esperienza pregressa hanno riportato punteggi significativamente più alti nel sottoscala di Realismo del PQ, suggerendo un possibile effetto novità. Le analisi di regressione hanno inoltre mostrato che la qualità percepita dell’interfaccia utente, il grado di coinvolgimento e il piacere provato durante l’esperienza sono predittori significativi del senso di immersione. Questi risultati suggeriscono che l’efficacia della realtà virtuale non dipende soltanto dalla tecnologia impiegata, ma dalla sinergia tra design esperienziale e differenze individuali. Tali evidenze offrono spunti preziosi per l’ottimizzazione di ambienti VR clinici, formativi e terapeutici, sottolineando l’importanza di esperienze personalizzate e calibrate sulle caratteristiche dell’utente
Fecal calprotectin quantification in dogs with acute gastrointestinal symptoms
No full textAcute gastrointestinal symptoms, particularly diarrhea and vomiting, were frequently observed
in veterinary practice (Hubbard et al., 2007). In dogs, fecal calprotectin (FC) was identified as a
reliable biomarker for chronic enteropathies and acute hemorrhagic diarrhea syndrome (AHDS)
(Heilmann et al., 2017). However, its association with disease severity and its potential role in
clinical monitoring of dogs with acute gastrointestinal signs remained poorly explored. This study
aimed to assess FC levels in dogs with acute gastrointestinal symptoms, evaluate their
relationship with the Canine Acute Diarrhea Severity Index (CADS-Index) (Werner et al., 2020),
investigate variations across different underlying diseases, and compare baseline FC values with
subsequent monitoring. 27 client-owned dogs presented at the Veterinary Teaching Hospital
(VTH) of the University of Parma with moderate to severe acute diarrhea were included. At the
time of inclusion (T0), and at 7 (T7) and 30 (T30) days from T0, fresh fecal samples were collected.
Dogs were categorized based on the presence of extra-GI comorbidities and history of chronic
enteropathy (CE) diagnosis. FC was measured using the fCAL turbo assay (fCAL turbo, Bühlmann).
Spearman’s rank correlation coefficient was used to correlate FC and the CADS index, while the
Friedman test was used to assess changes in FC over time (T0 vs. T7 vs. T30). At T0, a positive
correlation between FC and the CADS index was observed (r = 0.44, 95% CI = 0.0772–0.705; P =
0.02). 12/27 dogs had extra-GI comorbidities, with a median T0 FC value of 81 μg/g. Among the
15/27 dogs without extra-GI comorbidities, 11/15 had no history of chronic enteropathy (CE) and
showed a median T0 FC value of 238 μg/g, while the remaining 4/15 had a diagnosis of CE, with
a median T0 FC value of 36 μg/g. A statistically significant difference in FC values was observed
among the three groups (P = 0.01). In dogs without comorbidities and no history of CE, T0 FC
levels were all above the reference interval (RI, 82 μg/g), whereas in the CE group, only one dog
had a value slightly above the RI. Follow-up data were available for 15/27 dogs, and FC values
differed between time points (T0: 115 μg/g, range 9–3980; T7: 26 μg/g, range 9.4–588; T30: 27
μg/g, range 13–216; P = 0.03). The varying FC values among the three groups suggest that this
marker fluctuates may depend on the underlying cause of acute diarrhea. Furthermore, FC was
confirmed to be dynamic, acting as a biomarker that can undergo rapid changes over time
Innovative photonics-based devices and measurement techniques for modern optical communications
No full textThe high demand for faster, more efficient and energy-conscious data transmission systems has fueled significant advancements in optical communication technologies. At the same time, the pressing need to address energy consumption in an energy constrained world has become a critical priority in information and communication technology. In my PhD activities, I reviewed how photonic analog to digital converters (PADCs) can overcome the performance limitations of electronic analog to digital converters (EADCs). My focus was particularly on spectrally sliced PADC architectures, given their importance in coherent receivers. Additionally, I conducted a review of the energy consumption characteristics of these PADCs as well as numerical study on waveguides and couplers. Aside the review works done on PADCs, and the numerical study of waveguides and couplers, the main objective of this thesis work is to demonstrate a new method of measuring dispersion in the case of a waveguide with chirped Bragg gratings. It is based on the fact that when coupling light into a waveguide using edge coupling, a fraction of the light will be reflected at the edge of the device and the rest will be transmitted. For this transmitted part of light, different frequencies will be reflected at different positions within the waveguide, due to the chirped Bragg gratings. The reflected light at the edge and within the waveguide will interfere to create a Michelson interferometric effect. By analyzing the combined reflected beams, the group delay can be calculated as the inverse of the spacing between the peaks, and the slope of the group delay is the dispersion of the device. An analytical model is also developed to calculate the dispersion of the device. It is important to note that the results obtained with both the experimental measurements and the analytical approaches are in good agreement with the designed dispersion value of the device. The approach proposed during my stay at the Department of Electrical and Photonics Engineering of DTU with Professor Galili’s group is fast, relative to the time required for measuring dispersion with the established methods. Moreover, it is a reliable technique based on the step-by-step procedure adopted in data processing. Finally, it is an accurate method because the results obtained are in good agreement with the designed values. This approach can represent an alternative to the established method for measuring dispersion, and its development for further applications will be the object of future wor
Thermoelastic models for layered structures. Applications to laminated glass
No full textThis work focuses on the structural and thermal analysis of layered structures. The first half is dedicated to studying the structural response of laminated glass beams through both analytical and numerical methods. My primary contribution in this area is the introduction of the "Special Zigzag" theory. In addition to providing analytical solutions for common engineering problems, I developed a finite element to address more general cases. The second half of the work concentrates on the transient heat conduction problem. My contribution here involves developing a novel flux-based variational principle, which builds on the original variational/Lagrangian analysis of heat conduction formalized by M. Biot. This new variational principle greatly simplifies the thermal analysis of composite structures made from materials with varying thermal properties. It also facilitates the formulation of a simple and accurate C0 isoparametric finite element. The work is further supported by a variety of examples that serve both as validation and practical applications for the developed concepts
Assessment of the environmental impact of intensive and extensive dairy cattle farming
No full textIl tema della sostenibilità ambientale e della mitigazione dell’impatto ambientale riveste un ruolo centrale nell'impostazione delle scelte produttive in tutti i settori, incluso quello agricolo e zootecnico. Quest'ultimo è chiamato a sforzi significativi di riduzione delle emissioni, contribuendo a circa l'11% del totale di Gas a effetto serra (GHG) nell'Unione Europea. Per poter orientare efficacemente le strategie di miglioramento, questo studio ha applicato delle equazioni di predizione per la stima dell’impatto ambientale per tre categorie (GWP, acidificazione ed eutrofizzazione) messe a punto dal gruppo di ricerca dell'Università degli Studi di Milano a partire dell’analisi LCA completa di circa 60 stalle di bovini da latte.
L'obiettivo primario della ricerca è l’analisi critica dei risultati ottenuti per identificare i parametri gestionali che influenzano maggiormente la sostenibilità ambientale. La ricerca è stata condotta presso cinque aziende zootecniche italiane, caratterizzate da forte eterogeneità: l'Azienda 1 è stata classificata come estensiva di montagna (razza Grigio Alpina), mentre le Aziende 2-5 sono state classificate come a gestione intensiva (razza Frisona Italiana). Le aziende intensive hanno mostrato valori di Dairy Efficiency (DE) superiori (media 1,39 kg latte/kg SS ingerita) rispetto all'azienda estensiva (0,89 kg latte/kg SS ingerita), un divario legato alla razza e alla gestione alimentare.
Per la categoria GWP, i dati più alti sono stati registrati dall'Azienda 1 estensiva (2,67 kg CO₂ eq.) e dall'Azienda 5 intensiva (2,62 kg CO₂ eq.), mentre il livello più basso è stato ottenuto dall'Azienda 3 intensiva (1,22 kg CO₂ eq.). Questo suggerisce un potenziale di emissione GHG inferiore per le aziende intensive efficienti. L'analisi dei parametri ha rivelato che l'elevata produttività ("Latte capo giorno") è un fattore chiave di mitigazione del GWP per unità di prodotto. Altri elementi che hanno contribuito alla riduzione del GWP nelle aziende intensive sono stati l'adozione di impianti fotovoltaici e di impianti biogas. Le simulazioni hanno confermato che l'aggiunta ipotetica di biogas all'Azienda 5 o l'aumento della produttività nell'Azienda 1 avrebbero ridotto il GWP di circa il 21-24%.
Per le categorie di Acidificazione ed Eutrofizzazione, il quadro è risultato invertito: l'Azienda 1 (estensiva) ha ottenuto l'impatto più basso in entrambe le categorie (0,49 mol H⁺ eq. e 0,43 mol N eq. rispettivamente), mentre l'Azienda 2 (intensiva) ha registrato i valori più alti. Il fattore gestionale che influenza maggiormente queste categorie, in particolare per le aziende intensive, è risultato essere il parametro "Kg latte ha consegat" (Kg di latte consegnato fratto ettari totali), che è direttamente correlato alla densità animale e alla specializzazione della consegna del prodotto. L'Azienda 1 ha beneficiato della lavorazione interna di gran parte del latte, riducendo questo parametro. Le simulazioni hanno evidenziato che la presenza di animali su lettiera permanente e la diminuzione della quantità di latte consegnata (a favore della lavorazione in azienda) possono drasticamente ridurre l'impatto sull'Acidificazione e, in particolare, sull'Eutrofizzazione (con un calo potenziale di quasi il 50% in un'azienda di grandi dimensioni come la 2).
In conclusione, lo studio evidenzia che l'ottimizzazione dell'impatto ambientale non dipende dalla scelta univoca di un modello produttivo (intensivo o estensivo), ma dall'integrazione di specifiche pratiche gestionali e tecnologiche. Il GWP è mitigato dall'efficienza produttiva e dall'energia rinnovabile, mentre l'Acidificazione e l'Eutrofizzazione sono migliorate dal basso rapporto tra prodotto consegnato e superficie aziendale e dalla corretta gestione degli effluenti (es. lettiera permanente). I dati ottenuti suggeriscono che, agendo sui singoli parametri, è possibile ottenere significativi miglioramenti nella sostenibilità complessiva.The theme of environmental sustainability and the mitigation of environmental impact plays a
central role in setting production choices in all sectors, including agriculture and livestock farming.
The latter is called upon to make significant efforts to reduce emissions, contributing about 11% of
the total Greenhouse Gas (GHG) emissions in the European Union. In order to effectively guide
improvement strategies, this study applied prediction equations for the estimation of environmental
impact for three categories (GWP, acidification, and eutrophication) developed by the research
group at the University of Milan based on a complete LCA (Life Cycle Assessment) analysis of
approximately 60 dairy cattle farms.
The primary objective of the research is the critical analysis of the results obtained to identify the
management parameters that most influence environmental sustainability. The research was
conducted on five Italian dairy cattle farms, characterized by high heterogeneity: Farm 1 was
classified as extensive mountain farming (Grigio Alpina cattle breed), while Farms 2-5 were classified
as intensive management (Italian Holstein cattle breed). The intensive farms showed higher Dairy
Efficiency (DE) values (average 1.39 kg of milk/kg DMI) compared to the extensive farm (0.89 kg of
milk/kg DMI), a gap linked to the breed and feeding management.
For the GWP (Global Warming Potential) category, the highest data were recorded by the extensive
Farm 1 (2.67 kg CO2 eq.) and the intensive Farm 5 (2.62 CO2 eq.}, while the lowest level was achieved
by the intensive Farm 3 (1.22 CO2). This suggests a lower GHG emission potential for efficient
intensive farms. The analysis of the parameters revealed that high productivity ("Milk per head per day") is a key mitigation factor for GWP per unit of product. Other elements that contributed to the
reduction of GWP in intensive farms were the adoption of photovoltaic systems and biogas plants.
Simulations confirmed that the hypothetical addition of biogas to Farm 5 or the increase in
productivity at Farm 1 would have reduced the GWP by approximately 21-24%. For the Acidification and Eutrophication categories, the situation was reversed: Farm 1 (extensive)
achieved the lowest impact in both categories (0.49 mol H+ eq. and 0.43 mol N eq. respectively),
while Farm 2 (intensive) recorded the highest values. The management factor that most influences
these categories, particularly for intensive farms, turned out to be the parameter "Kg milk ha
delivered" (Kg of milk delivered divided by total hectares), which is directly correlated with animal
density and the specialization of product delivery. Farm 1 benefited from the internal processing of
most of the milk, reducing this parameter. Simulations highlighted that the presence of animals on
permanent bedding and the decrease in the quantity of milk delivered (in favour of on-farm
processing) can drastically reduce the impact on Acidification and, in particular, on Eutrophication
(with a potential drop of almost 50% in a large farm like Farm 2).
In conclusion, the study highlights that optimizing environmental impact does not depend on the
univocal choice of a production model (intensive or extensive), but on the integration of specific
management and technological practices. GWP is mitigated by productive efficiency and renewable
energy, while Acidification and Eutrophication are improved by a low ratio between delivered
product and farm surface area and by the correct management of effluents (e.g., permanent
bedding). The data obtained suggest that, by acting on individual parameters, significant
improvements in overall sustainability can be achieved
The role of the Forensic Toxicology Laboratory in the study and identification of substances of abuse
No full textIl presente lavoro di dottorato ha visto due principali obiettivi: dapprima, lo studio dell’incidenza delle sostanze d’abuso e dell’alcol in soggetti deceduti in conseguenza di un sinistro stradale e, successivamente, lo studio delle cosiddette Nuove Sostanze Psicoattive (NPS), in particolare dei cannabinoidi sintetici e degli oppioidi sintetici, nella matrice salivare.
Il lavoro di ricerca si è affiancato all’attività laboratoristica ed in particolar modo ha riguardato l’ottenimento e il mantenimento della certificazione ISO 9001.
Capitolo 1
Questa parte di tesi si propone di valutare l’incidenza dell’alcol e delle sostanze stupefacenti nei decessi causati da incidenti stradali. Contestualmente è stata effettuata l’elaborazione di tutti i dati epidemiologici raccolti.
Dapprima si è valutata una casistica decennale (2009-2019) che ha considerato tutti i tipi di mezzi stradali coinvolti in un sinistro con esito fatale.
Successivamente, l’attenzione è stata posta solo sui soggetti deceduti coinvolti in sinistro stradale alla guida di un motociclo o di un ciclomotore.
In quest’ultimo caso il periodo di tempo considerato (1989-2019) è stato ampliato con l’intento di comprendere un numero maggiore di casi che hanno coinvolto solamente queste due tipologie di mezzo stradale.
Capitolo 2
Il secondo capitolo è focalizzato sullo studio di due tra le principali classi di nuove sostanze psicoattive:
i cannabinoidi sintetici e gli oppioidi sintetici, nel fluido orale.
La saliva è una matrice gradualmente divenuta popolare come campione biologico alternativo al sangue per la rilevazione di farmaci e sostanze d’abuso.
Relativamente ai cannabinoidi sintetici, l’obiettivo primario ha riguardato l’applicazione di un metodo analitico precedentemente validato dal laboratorio, su campioni di fluido orale raccolti da soggetti in cura presso il Servizio per le Dipendenze Patologiche (SerDP) di Parma, allo scopo di rilevare un’eventuale positività a questa classe di sostanze.
Si è trattato del primo tentativo di rilevare una classe di NPS in una popolazione di soggetti a rischio nella regione Emilia Romagna e, in generale, uno fra i primi studi in Italia per quanto riguarda il riscontro di NPS in soggetti non deceduti o non ospedalizzati per fenomeni acuti.
Il lavoro iniziato con la saliva è poi proseguito con la validazione di un metodo analitico per il rilevamento nel fluido orale di sostanze appartenenti ad un’altra classe di NPS, gli oppioidi sintetici, ed in particolare il fentanyl e il butyrylfentanyl (BF).
Capitolo 3
Il terzo capitolo tratta un tema di primaria importanza per un laboratorio altamente specializzato, come quello di tossicologia forense: la qualità.
Il Laboratorio di Tossicologia Forense è un laboratorio di chimica analitica al quale viene richiesta affidabilità̀ e garanzia della qualità̀ della prestazione erogata.
Il Laboratorio ha iniziato il proprio percorso di qualità nel 2021 ottenendo la prima certificazione ISO 9001. Nei tre anni successivi, è stato coinvolto in 2 verifiche ispettive intermedie, prima dell’ultima avvenuta a luglio 2024 in cui è stato definito il rinnovo della certificazione stessa.
Come dottoranda ho visto nascere questo progetto e ho contribuito a tutte le fasi che si sono susseguite per il mantenimento di questo importante traguardo.
Capitolo 4
Il quarto capitolo è dedicato alle conclusioni finali dell’intero elaborato di tesi.
Viene evidenziato l’importante ruolo che la tossicologia forense riveste nell’analisi delle sostanze d’abuso e di alcol in soggetti che si pongono alla guida di un mezzo su strada.
Inoltre, vengono evidenziate le potenzialità della saliva come matrice biologica alternativa al sangue, in grado di fornire informazioni in merito all’attualità d’uso di una sostanza sia in campo forense che clinico
Structural and functional alterations associated with psychotic symptoms in Alzheimer’s disease : a systematic review of MRI studies
No full textI diversi studi che hanno indagato la relazione tra i deliri e le allucinazioni in pazienti con malattia di Alzheimer (MA) e le alterazioni cerebrali per mezzo della risonanza magnetica hanno prodotto risultati contrastanti. In letteratura scientifica troviamo poche revisioni che includono studi recenti sul tema. L’obiettivo della rassegna sistematica è quello di mirare a catturare, analizzare e valutare le evidenze di studi recenti che hanno investigato le associazioni tra alterazioni in specifiche regioni/reti cerebrali e sintomi psicotici in MA.
Per questa revisione della letteratura è stata eseguita una ricerca completa in due database online, tra cui PubMed e Web of Science nel novembre 2024. Sono stati inclusi studi utilizzando criteri di eleggibilità relativi alla lingua inglese, studi originali, popolazione anziana, pazienti con malattia di Alzheimer o MCI, studi clinici e studi che utilizzavano dati di neuroimaging.
Nella rassegna sono stati inclusi trentatré studi finali. I risultati mostrano che i deliri sono correlati a una riduzione della sostanza grigia nell’ippocampo, nella corteccia orbitofrontale e nell’insula, con un maggiore coinvolgimento nell’emisfero destro. L’asimmetria cerebrale è stata identificata come possibile biomarcatore, con un maggiore assottigliamento corticale del lobo temporale destro nei pazienti con deliri. D’altra parte, i pazienti con allucinazioni visive hanno mostrato atrofia nella corteccia parietale laterale e nelle regioni occipitali, con un potenziale ruolo delle iperintensità della sostanza bianca occipitale. Dal punto di vista funzionale, alterazioni nella rete di default mode network e una ridotta connettività tra il giro paraippocampale e le aree prefrontali contribuiscono allo sviluppo dei sintomi psicotici. Infine, la progressione della psicosi è stata associata a una maggiore deposizione di proteina tau e a un declino cognitivo accelerato, indipendente dallo stato cognitivo iniziale.The various studies that have investigated the relationship between delusions and hallucinations in patients with Alzheimer's disease (AD) and brain changes by means of magnetic resonance imaging have led to conflicting results. In the scientific literature, we find few reviews that include recent studies on the subject. The aim of this systematic review was to capture, analyse and evaluate the body of evidence that has studied the associations between alterations in brain regions/networks and psychotic symptoms in AD.
For this literature review, a comprehensive search was performed in two online databases, including PubMed and Web of Science in November 2024. Studies using eligibility criteria related to English language, original studies, elderly population, patients with Alzheimer's disease or MCI, clinical trials and studies using neuroimaging data were included.
Thirty-three final studies were included in the review. The results supported that delusions are related to reduced grey matter in the hippocampus, orbitofrontal cortex and insula, with greater involvement in the right hemisphere. Brain asymmetry has been identified as a possible biomarker, with greater cortical thinning in the right temporal lobe in patients with delusions. On the other hand. patients with visual hallucinations showed atrophy in the lateral parietal cortex and occipital regions, with a potential role of occipital white matter hyperintensities. Functionally, alterations in the default mode network and reduced connectivity between the parahippocampal gyrus and prefrontal areas contribute to the development of psychotic symptoms. Finally, the progression of psychosis was associated with increased tau protein deposition and accelerated cognitive decline, independent of initial cognitive status
Smart Monitoring of Industrial Lubricants: a Lab-on-Chip IoT approach for Enhanced Predictive Maintenance and Green Energy Sustainability
No full textLubricating oils are the lifeblood of industrial machinery and ensure smooth operation and long life by reducing wear and friction. Their condition reflects not only their degradation, but also the health of the entire machine, just as a blood test reveals the health of the human body. In an industrial landscape increasingly characterised by the need for operational efficiency and environmental responsibility, traditional oil monitoring methods, which rely on periodic laboratory analysis, are unable to provide usable information in real time. This thesis addresses this critical gap by presenting L-HUB™, an innovative Industrial Internet of Things (IIoT) system based on Lab-on-Chip (LOC) technology, designed for real-time, automated monitoring of lubricating oils.
The L-HUB™ system integrates advanced sensing technologies, microfluidic designs and cloud-based platforms to provide comprehensive diagnostics of oil conditions, including viscosity, oxidation levels, water content and particle morphology. By enabling continuous monitoring, it not only detects potential machine failures at an early stage, but also supports predictive maintenance strategies that optimise maintenance schedules, reduce downtime and minimise operating costs. Furthermore, by drastically reducing lubricant waste and extending machine life, the system significantly reduces the carbon footprint of industrial operations, aligning with global sustainability goals. The research also led to the development of Hivor™, a simpler and more autonomous sensor that is already commercially available. These systems harness the power of Amazon Web Services (AWS) for centralised data management, anomaly detection and real-time visualisation, offering industries a seamless and efficient way to remotely manage equipment health.
The contributions of this research are transformative and bridge the gap between oil analysis in the laboratory and real-time on-site monitoring, while addressing the issue of sustainability. By optimising the use of lubricants and minimising waste, the solutions proposed in this thesis reduce the environmental impact of industrial activities and contribute to the long-term sustainability of operations. The L-HUB™ system sets a new benchmark for oil condition monitoring, with the future potential to incorporate time series prediction for advanced predictive maintenance
Neurophysiology of frontotemporal dementia : pathogenetic and neurobiological correlates of clinical manifestations
No full textLa demenza frontotemporale (FTD) è una sindrome neurodegenerativa eterogenea, caratterizzata da varianti fenotipiche distinte, tra cui la variante comportamentale (bvFTD) e l’afasia primaria progressiva (PPA), quest’ultima suddivisa nelle sottovarianti semantica (svPPA), logopenica (lvPPA) e non fluente o agrammatica (nfvPPA). Il presente elaborato si concentra principalmente sulle due varianti principali, esaminandone la sintomatologia, i correlati neuropatologici, genetici e le possibili strategie terapeutiche. Attraverso un'analisi approfondita della letteratura scientifica, una particolare attenzione è stata rivolta alla disfunzionalità del circuito della teoria della mente (ToM). Le aree cerebrali atrofiche alla base del circuito ToM potrebbero spiegare i deficit di empatia dei pazienti, le difficoltà nel riconoscere e interpretare gli stati emotivi altrui, e l’incapacità di regolare il proprio comportamento in relazione alle norme morali e sociali che regolano l’agire umano. Le alterazioni della personalità, i comportamenti disinibiti, antisociali e apatici sono correlati ai processi neurobiologici alla base della FTD, in particolare alle alterazioni sinaptiche e neurotrasmettitoriali, caratterizzate da una ridotta attività serotoninergica, dopaminergica e GABAergica, accompagnata da un’iperattivazione glutammatergica. Inoltre, la neuroinfiammazione mediata da microglia e astrociti, insieme alle mutazioni dei geni MAPT, GRN e C9orf72, determina un accumulo anomalo di proteine, aggravando il quadro clinico. Le citochine giocano un ruolo chiave nell'indurre la neuroinfiammazione e nel contribuire al danno neuronale, mentre le chemiochine sono responsabili dell’impiego delle cellule immunitarie e dell’aumento della neuroinfiammazione, che dovrebbero aumentare con l’invecchiamento, invece nella FTD generano un meccanismo neuropatologico accelerato. Le evidenze scientifiche riportate, sono supportate dalle tecniche di neuroimaging, quali fMRI e PET, nell’individuazione dei modelli di atrofia cerebrale e riduzione del metabolismo corticale associati ai diversi fenotipi clinici, evidenziando la correlazione tra degenerazione neurale e manifestazioni sintomatologiche. Sul piano terapeutico, vengono esaminate le opzioni farmacologiche attualmente disponibili, con un riferimento agli sviluppi emergenti nel campo delle terapie geniche e dei trattamenti sperimentali, nonché le terapie non farmacologiche, tra cui l’arteterapia, che si è rivelata utile nel migliorare la qualità di vita dei pazienti nei primi stadi della malattia.I risultati riportati delineano un quadro chiaro della patologia, pur evidenziando la necessità di ulteriori studi per approfondire le relazioni tra mutazioni genetiche, neuropatologia e manifestazioni cliniche della FTD. La ricerca futura sarà determinante per ampliare la comprensione dei meccanismi patogenetici sottostanti e sviluppare interventi terapeutici più mirati ed efficaci.Frontotemporal dementia (FTD) is a heterogeneous neurodegenerative syndrome characterized by distinct phenotypic variants, including the behavioral variant (bvFTD) and primary progressive aphasia (PPA), the latter subdivided into the semantic (svPPA), logopenic (lvPPA), and non-fluent or agrammatic (nfvPPA) subtypes. This paper mainly focuses on the two main variants, examining their symptomatology, neuropathological and genetic correlates, and potential therapeutic strategies. Through an in-depth analysis of the scientific literature, particular attention was given to the dysfunction of the theory of mind (ToM) circuit. The brain areas affected in the ToM circuit may explain the patients' empathy deficits, difficulties in recognizing and interpreting others' emotional states, and the inability to regulate their own behavior in relation to the moral and social norms that govern human actions. Personality changes, disinhibited, antisocial, and apathetic behaviors are correlated with the neurobiological processes underlying FTD, particularly synaptic and neurotransmitter alterations, characterized by reduced serotonergic, dopaminergic, and GABAergic activity, accompanied by glutamatergic hyperactivation. Additionally, neuroinflammation mediated by microglia and astrocytes, along with mutations in the MAPT, GRN, and C9orf72 genes, leads to abnormal protein accumulation, worsening the clinical picture. Cytokines play a key role in inducing neuroinflammation and contributing to neuronal damage, while chemokines are responsible for the recruitment of immune cells and the increase in neuroinflammation, which should increase with aging, but in FTD, they generate an accelerated neuropathological mechanism. The scientific evidence provided is supported by neuroimaging techniques, such as fMRI and PET, in identifying brain atrophy patterns and reduced cortical metabolism associated with different clinical phenotypes, highlighting the correlation between neural degeneration and symptomatic manifestations. On the therapeutic front, currently available pharmacological options are examined, with reference to emerging developments in gene therapies and experimental treatments, as well as non-pharmacological therapies, including art therapy, which has proven useful in improving the quality of life for patients in the early stages of the disease. The reported findings outline a clear picture of the pathology while highlighting the need for further studies to deepen the relationships between genetic mutations, neuropathology, and the clinical manifestations of FTD. Future research will be crucial for expanding our understanding of the underlying pathogenic mechanisms and developing more targeted and effective therapeutic interventions