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Ruolo degli agenti microbici nella eziopatogenesi delle vasculopatie e del diabete. Studi su cellule endoteliali vascolari e nuovi target terapeutici di intervento.
No full textMODULAZIONE GENICA E FUNZIONALE DI CELLULE ENDOTELIALI ARTERIOSE E VENOSE INFETTATE IN MODO PERSISTENTE DA COXSACKIEVIRUS B: POSSIBILE RUOLO NEI PROCESSI DI TROMBOGENESI E ATEROSCLEROSI
I processi infiammatori svolgono un ruolo di rilievo nella genesi e nella progressione delle lesioni croniche cardiovascolari di natura sia aterosclerotica sia trombotica ed è noto che le alterazioni endoteliali giocano un ruolo centrale in tali processi patologici. In tale ottica deve essere rivalutato il coinvolgimento da tempo ipotizzato degli agenti microbici nella patogenesi dell’aterosclerosi. Tra i microrganismi che sembrano giocare un ruolo nella eziologia dell’aterosclerosi sono compresi sia virus (CMV, HSV, EBV) che batteri (Chlamydia pneumoniae e Helicobacter pylori).
Recentemente è stata evidenziata una possibile correlazione tra aterosclerosi, infarto del miocardio e coxsackievirus B (CVBs), agenti virali appartenenti alla famiglia dei Picornaviridae, coinvolti nella eziologia di processi patologici di tipo cronico degenerativo e di cui abbiamo da tempo dimostrato la capacità di infettare le cellule endoteliali (ECs).
Poiché le ECs presentano caratteristiche differenti a seconda dell’origine, abbiamo indagato gli effetti funzionali dei CVBs su linee di cellule endoteliali venose e arteriose ottenute e caratterizzate nel nostro laboratorio. L’attività di ricerca si è incentrata sullo studio della interazione tra il ceppo cardiotropico CVB3 e le cellule endoteliali umane e sulla caratterizzazione degli effetti dell’infezione sulle funzioni di tali cellule correlate allo sviluppo di infiammazione e alla regolazione della coagulazione. Lo studio è stato effettuato principalmente su un modello di infezione in vitro di cellule endoteliali vascolari umane immortalizzate il cui fenotipo è stato caratterizzato sulla base dell’espressione di antigeni endotelio-specifici. I recettori dei CVBs (CAR e CD55) sono espressi sia in ECs venose che arteriose ed entrambi i tipi cellulari sostengono una infezione persistente produttiva non citopatica da CVB3. Gli effetti dell’infezione sono stati indagati mediante DNA microarray specifici per pathways funzionali endoteliali e confermati mediante RTPCR semiquantitative, test immunoenzimatici e citofluorimetria. I risultati dimostrano che CVB3 stimola nelle ECs un’aumentata espressione delle citochine pro-infiamatorie IL-1, IL-6 e IL-8. L’incremento è maggiore nelle ECs arteriose, nelle quali si osserva inoltre up regolazione delle chemochina MCP-1, della proteina C reattiva (CRP), di INF-1 e di COX-2, un enzima chiave nelle fasi precoci del processo infiammatorio. In entrambi i tipi di ECs l’infezione determina una down-regolazione delle caderine e delle integrine,
molecole particolarmente importanti in quanto coinvolte nella disregolazione delle interazioni cellula-cellula e cellula-matrice che predispone il tessuto vascolare alla formazione di placche ateromasiche instabili e alla trombosi. A carico delle ECs venose CVB3 altera in senso pro-trombotico le funzioni di regolazione della coagulazione, con riduzione dell’espressione dell’ attivatore tessutale del plasminogeno e down-regolazione dell’ inibitore dell’ attività procoagulativa del fattore tessutale. A carico delle ECs arteriose l’effetto pro-aterosclerotico di CVB3 è stato confermato dall’ induzione di IL-18 e INF-, fattori condizionanti lo sviluppo e l’instabilità delle placche ateromasiche e dall’ aumentata
espressione delle molecole di adesione e attivazione leucocitaria ICAM-1 e VCAM-1. Allo scopo di provare a identificare nuovi target terapeutici di intervento abbiamo sottoposto, in modo preliminare, le nostre ECs a trattamento con statine. La somministrazione di simvastatina determina nelle ECs infettate una riduzione del “virus yield”, evidenziata dal diminuito rilascio di particelle virali infettanti e dalla ridotta presenza di genoma B3 intracellulare. Inoltre si osserva down regolazione di alcuni importanti markers pro infiammatori (IL-1IL-6, INF-, INF-1 e CRP) con effetti più evidenti nel caso di ECs arteriose infettate. I risultati ottenuti dimostrano come CVB3, virus con tropismo cardiovascolare, possa modulare in modo assai complesso le attività funzionali delle ECs e possa rappresentare un modello per analizzare il ruolo dei CVBs, o di altri virus, nello sviluppo di processi infiammatori cronici vascolari ad esito trombotico e/o aterosclerotico e conseguente sviluppo dello studio di nuove prospettive terapeutiche.
MALATTIA PARODONTALE E ATEROSCLEROSI: CORRELAZIONI MICROBIOLOGICHE
Da qualche anno si parla sempre più spesso di una correlazione tra salute orale e alcune importanti malattie sistemiche, infatti numerosi studi epidemiologici condotti negli ultimi dieci anni hanno dimostrato come persone che soffrono di malattie parodontali possano manifestare con maggiore frequenza patologie cardiovascolari, diabete, malattie polmonari e nascite premature. Uno dei potenziali meccanismi alla base dell’associazione tra salute parodontale e malattie sistemiche è rappresentato dalla infezione batterica. Diversi studi hanno suggerito una possibile associazione tra periodontiti, batteri parodonto patogeni e lo sviluppo di malattie cardiovascolari. Studi sperimentali hanno dimostrato l’abilità di batteri parodonto patogeni nell’interagire con le cellule endoteliali, nell’indurre proliferazione delle cellule muscolari lisce vascolari e nel causare un rilascio locale di citochine proinfiammatorie. La presenza di questi batteri a livello delle placche aterosclerotiche potrebbe avere un ruolo di rilievo nelle fasi di iniziazione, sviluppo e progressione del processo aterosclerotico stesso. Fino ad ora non sono state trovate e presentate in letteratura delle evidenze complete e molti studi su questa associazione dovrebbero essere ancora condotti. Nel corso di questo studio sperimentale sono stati reclutati una ventina di pazienti per essere sottoposti ad endoarterioectomia, prelievi parodontali/gengivali e di sangue. Tutti i campioni sono stati adeguatamente trasportati, conservati e processati per essere sottoposti ad estrazione di DNA totale e batterico in base a specifici protocolli ottimizzati. Si è proceduto mediante specifiche indagini di biologia molecolare con un approccio di PCR di tipo Multiplex con cui poter individuare in una singola reazione più frammenti di DNA batterico per ciascun campione attraverso l’uso di coppie di primers specifici per i batteri da noi precedentemente selezionati (Actinobacillus actinomycetemcomitans, Fusobacterium nucleatum, Bacteroides forsythus, Prevotella intermedia, Porphyromonas gingivalis). La valutazione di tutte le analisi PCR Multiplex condotte e soprattutto l’accurata osservazione dei rispettivi gels ad esse associate, ci ha permesso di ottenere una serie di risultati preliminari.
Dei 20 tamponi parodontali testati tutti infatti sono risultati positivi per Fusobacterium nucleatum (100%), il 70% ha mostrato positività per Prevotella intermedia, il 65% per Porphyromonas gingivalis, mentre il 30% per Actinobacillus actinomycetemcomitans e infine il 10% per Bacteroides forsythus. Delle 20 placche analizzate il 35% sono risultate positive per Fusobacterium nucleatum, il 15% per Prevotella intermedia e il 5% per Porphyromonas gingivalis così come per Actinobacillus actinomycetemcomitans. Le indagini condotte su campioni di sangue intero hanno rilevato una batteriemia in circa il 35% dei casi e di cui il 20% ad opera di Fusobacterium nucleatum, il 5% di Prevotella intermedia così come di Porphyromonas gingivalis. In seguito ad analisi globale e comparativa di tutti i risultati ottenuti nel caso dei tre tipi di campioni indagati, abbiamo evidenziato come in tre pazienti vi sia del DNA batterico in tutti i campioni da loro prelevati (tampone parodontale, placca aterosclerotica e sangue) e in particolar modo come Fusobacterium nucleatum sia generalmente il battere più rappresentato. In modo preliminare abbiamo quindi ottenuto delle prime indicazioni con cui poter affermare che le placche siano state colonizzate da batteri parodonto patogeni entrati in circolo e che il DNA in esse ritrovato non sia dovuto a semplici batteriemie transienti o a contaminazioni tecnico/operative. Ulteriori indagini hanno evidenziato la presenza del genoma di Chlamydia pneumoniae nel 54% degli ateromi. Il genoma di Enterovirus è stato isolato nel 14% delle placche aterosclerotiche. Tre pazienti hanno rilevato a livello delle loro placche aterosclerotiche un evidente “pathogen burden” (Porphyromonas gingivalis+Fusobacterium nucleatum+Chlamydia pneumoniae+enterovirus) correlato positivamente con una maggiore condizione infiammatoria della placca come dimostrato dalla elevata espressione di citochine e chemochine pro-infiammatorie (IL-6, IL- 1, IL-8, MCP-1) e della proteina C reattiva (CRP), a conferma del ruolo, sempre più evidente, che i microrganismi giocano nella eziopatogenesi dell’aterosclerosi.
I COXSACKIEVIRUS B POSSONO INDURRE DIABETE ATTRAVERSO L’INFEZIONE DELLE CELLULE ENDOTELIALI DELLE ISOLE DI LANGERHANS DEL PANCREAS
Il diabete di tipo 1 (TD1) è dovuto ad un danno delle cellule produttrici di insulina per lo più conseguente all’attivazione di processi cronici di natura infiammatoria e immunologica e mediato dal rilascio di citochine nelle isole di Langerhans. I virus (in particolare Coxsackievirus B4, CVB4) sono ritenuti possibili cause di diabete, ma i meccanismi patogenetici non sono stati finora chiariti. Gli enterovirus causano frequentemente viremia e diffusione a vari organi viscerali tra cui anche il pancreas. Dati siero epidemiologici suggeriscono che molti pazienti con diabete di tipo 1 sono positivi per Coxsackievirus, in particolar modo per CVB4. Studi attuali hanno dimostrato che pazienti con TD1 recente mostrano titoli virali e CVB-IgM più elevati, soprattutto per il sierotipo B4, rispetto a soggetti non diabetici.
Il meccanismo attraverso il quale gli enterovirus contribuiscono alla distruzione delle cellule _ pancreatiche rimane ancora da stabilire e per ora possono essere formulate solo delle ipotesi. Le cellule del microcircolo (MVECs) svolgono un ruolo chiave nei processi fisiopatologici insulari che portano al diabete. La capacità delle MVECs di presentare antigeni insulari ai linfociti T citotossici specifici (GAD65, proinsulina e tirosina fosfatasi IA-2), di esprimere molecole di adesione (ICAM-1, VCAM-1, integrine) e di produrre tutta una serie citochine e chemochine, le rende protagoniste nei processi di distruzione autoimmunitaria delle cellule beta pancreatiche.
Poiché il nostro gruppo ha dimostrato che i CVBs possono infettare in modo persistente le cellule endoteliali con attivazione di processi infiammatori cronici, abbiamo indagato la suscettibilità delle MVECs insulari a CVB4 e gli eventuali effetti pro-diabetogeni indotti dall’infezione. A tale fine abbiamo allestito colture primarie di MVECs insulari da cui abbiamo sviluppato linee immortalizzate con SV40 fenotipicamente omogenee, stabili, a rapida espansione, con morfologia analoga alla coltura primaria e con importanti caratteristiche biologiche tipiche delle cellule parentali. Le colture immortalizzate mostrano inoltre somiglianza a quelle primarie da un punto di vista funzionale nell’espressione delle molecole di adesione, nell’aderenza dei linfomonociti e nelle funzioni di barriera. Le MVECs insulari sono state caratterizzate in base all’espressione di markers endoteliali specifici e ne è stato valutato il profilo immunologico. Entrambi i tipi di coltura se messi su substrato di matrigel formano strutture simili a cordoni capillari. Le MVECs insulari mostrano una elevata espressione basale per ICAM-1, una moderata espressione di E-selectina e una non rilevabile espressione di VCAM-1. Il trattamento con TNF-up-regola l’espressone di ICAM- 1 e E-selectina e induce neo espressione di VCAM-1. Il trattamento con INF-induce l’espressione di HLA-DR (molecola HLA di classe II). Le prove di infezione hanno dimostrato CVB4 replica in modo persistente nelle MVECs insulari con rilascio di virus infettante, ma in assenza di un effetto citopatico rilevante. A carico delle MVECs insulari infettate sono stati riscontrati effetti pro-infiammatori persistenti in termini sia di iper espressione di molecole di adesione (ICAM-1, VCAM-1 e integrine 53) sia di produzione di citochine/chemochine (IL-1, IL-6, IL-8, INF-, INF-, TNF-, linfotactina). E’ da rilevare che tali mediatori non solo svolgono un ruolo decisivo nella patogenesi immuno-mediata del diabete, ma possono anche danneggiare in modo diretto le cellule . Nelle fasi iniziali dell’infezione è stato rilevato rilascio di IL-18, citochina inducente INF-, altro importante mediatore del danno insulare. Dato di particolare interesse è stato il riscontro dell’espressione nelle MVECs insulari infettate di Fas-L, fattore decisivo nei processi di apoptosi a carico delle cellule . E’ possibile pertanto concludere che l’infezione delle MVECs insulari da parte di CVB4 determina in modo sia indiretto che diretto l’attivazione di meccanismi di danno delle cellule produttrici di insulina. I risultati e le osservazioni, condotti in questi tre anni di ricerca, hanno reso le cellule endoteliali vascolari ECs interessanti e sicure protagoniste nella patogenesi delle vasculopatie e del diabete di tipo 1 in corso di infezioni acute e/o persistenti sia di natura virale che batterica. I dati fino ad ora ottenuti potrebbero indurre tutta una serie di studi finalizzati ad esplorare nuovi approcci terapeutici e proprio l’analisi dei cambiamenti molecolari delle ECs durante i processi di infezione/infiammazione potrà aiutare a identificare i nuovi target di intervento per malattie diffusissime come l’aterosclerosi e il diabete
Synthesis of axially chiral molecules and their applications to catalytic enantioselective reactions mediated by transition metals.
No full textAxial chirality is a term used to refer to steroisomerism resulting from the non-planar arrangement of four groups in pairs about a chiral axis, so that the resulting spatial arrangement is not superimposable on its mirror image. It is exemplified by allenes and by atropisomers, i.e. conformers resulting from restricted rotation about single bonds, where the rotational barrier is sufficient to allow isolation of the enantiopure species (see below). While the stereoselective synthesis of compounds containing one or more stereogenic centers has emerged as one of the most important fields in chemistry, axial chirality, by contrast, has often been overlooked or treated as an “academic curiosity”.
This, however, has changed with the recognition that the configuration at a biaryl axis can be a decisive factor in governing the pharmacological properties of a bioactive compound and that axial chirality is the fundamental basis for useful reagents and catalysts in asymmetric synthesis.
In this work, we have developed two main topics:
_ As part of a project aimed at synthesizing new chiral structures to be used as ligands in catalytic asymmetric applications, we decided to investigate the chiral 2-(2-hydroxyaryl)cinnamic amides, which are obtained from the coupling of the corresponding 2-(2-hydroxyaryl) cinnamic acids and a chiral primary amine.1 These molecules were chosen since they possess several potential sites of diversity (R1, R2, R3, Ar), which allow for the fine-tuning of their steric, electronic and conformational properties.
In addition, we were also intrigued by the fact that they were structurally reminiscent of biaryl compounds and might display restricted rotation about the C2-Caryl bond and, depending on the energetic barrier to rotation, be resolved into two diastereomeric atropisomeric forms.
The synthesis of several differently substituted chiral amides formally derived from a chiral amine and either E-2-(2-hydroxyphenyl)cinnamic acid or both Eand Z-2-(2-hydroxynaphthyl)cinnamic acid was obtained. These molecules display a restricted rotation about the C2-Caryl bond and, depending on their barrier to rotation, can be isolated in two atropisomeric forms. The barriers to rotation about the C2-Caryl were measured by dynamic 1H-NMR and were found to to vary between 11.8 and 24.5 kcal mol-1, depending on the substitution. In particular, E- 2-(2-hydroxynapthyl)cinnamic amides 2.16 displayed a high barrier to rotation (Gc
‡ > 24.4 Kcal/mol) and could be isolated as both diastereomerically pure forms at room temperature. The X-ray structure of one E-2-(2-hydroxynapthyl)cinnamic amide, (aR)-E-2.16a, was resolved, allowing the determination of the absolute configuration of the chiral axis.
_ As a second project for this thesis work, a small library of chiral monodentate biphenolic and binaphtholic phosphites and phosphoramidites was prepared, and screened in the enantioselective addition of arylboronic acids to aldehydes and Ntosylarylimines for the production of diarylmethanol and diarylmethylamines.2 The ligands were tested either individually or as binary combinations (La/Lb 1:1)
Unfortunately, in the case of arylation of aldehydes (X = O in the scheme above) only a few monodentate ligands showed some catalytic activity albeit with a marginal enantioselectivity.
In the addition to N-tosylbenzaldimine, good enantiomeric excesses were obtained with binaphtholic phosphoramidite ligands containing a bulky chiral amine. The scope of the substrate and the arylboronic acid was also explored. Good to excellent ee’s (76-99%) were also obtained in the arylation of differently substituted Ntosylarylimines, containing either electron-donating or electron-withdrawing substutents. Electron-rich substrates gave generally higher yields, while a slower addition reaction, associated with lower overall yields, occurred with electron-poor substrates. Electron-rich arylboronic acids gave generally good yields in the addition to N-tosylbenzaldimine, associated with moderate/good ee’s
Synthesis, conformational analysis and biological evaluation of peptidometics acting as B-sheet inducers.
No full textThere is no doubt that without the ability of nature to form very stable aggregates of small molecules, or to form well-defined secondary, tertiary and even quaternary structures of macromolecules, life as we know it could not exist. The folding of polypeptide chains into secondary and eventually a bewildering array of tertiary structures results in protein molecules that are responsible for most of the biological interactions and functions found in nature. A logical next step is to mimic nature and to create nonbiological structures, involving intramolecular folding of unnatural molecules that are capable of mimicking or antagonizing the biological action(s) of a natural parent peptide, the so called: PEPTIDOMIMETICS. The development of these chemical model systems provides valuable insights into biomolecular structure and interactions by allowing researchers to simplify, isolate, and manipulate aspects of the complex molecular machinery of living systems. This thesis reports our efforts towards the design and synthesis of new peptidomimetics that act as secondary structure inducing elements with respect to the growing peptide chain (such as the b-hairpin mimics, discussed in Chapter II) or that are able to establish a defined secondary structure with biological targets. (i.e. the molecular tongs discussed in Chapter III). In Chapter II, a practical synthesis of a new bifunctional diketopiperazine scaffold, formally derived from the cyclization of L-aspartic acid and (S)-2,3-diaminopropionic acid, is reported. The scaffold bears a carboxylic acid functionality and an amino functionality in a cis relationship, which were used to grow peptide sequences. Conformational analysis of these peptidomimetic sequences reveals the formation of b-hairpin mimics and a reverse turn of the peptide chain. Synthetic peptides and peptidomimetics, containing the arginine-glycine-aspartate (RGD) sequence, have been used as inhibitors of integrin-ligand interactions. In many cases, the RGD sequence is combined with a secondary structure inducing element to form cyclic peptidomimetics. Therefore, the diketopiperazine scaffold was used to synthesise a cyclic peptidomimetic containing the RGD sequence that was tested as a selective ligand for the avb3 integrin receptor. In Chapter III, new peptidomimetics were introduced in molecular tongs for inhibiting HIV-1 protease dimerization. HIV-1 protease (PR) is a homodimer of two identical 99-amino acid subunits in which the active site is generated by self-assembly of these subunits. Remarkably, the antiparallel b-sheet formed by interdigitation of N- and C-terminal strands of each protease monomer, which contributes over 75% to the stabilization force of the dimer, is found relatively free of mutations. By targeting this highly conserved dimerization interface, we demonstrated that HIV-1 protease dimer is disrupted with loss of activity by constrained molecular tongs that are able to establish a stable b-sheet structure with the N- and C-terminal of one PR monomer, mimicking the 4-stranded b-sheet structure of the protease dimer. Herein, we describe the design, synthesis, and enzyme inhibitory activity against wild-type HIV-1 PR, of new molecular tongs containing hydrazide-based peptidomimetic fragments in both arms, as well as, new naphthalene-based scaffolds bearing hydrophilic groups
Controlled growth simulations of gold and ammonia clusters in ultracold environment.
No full textmissin
Studio dell'attività farmacologica della Vitamina D e dei suoi analoghi nelle patologie benigne dell’apparato urogenitale.
No full textmissin
Studio dei sedimenti recenti nella citta’ di Como: analisi multidisciplinari ed implicazioni per l’evoluzione ambientale del bacino idrografico lariano.
No full textmissin
Massive black hole binaries in circumlinear discs: orbital dynamics and gas accretion.
No full textmissin
Dynamic models for the prediction of chemical fate in aquatic ecosystems.
No full textLa contaminazione degli ecosistemi acquatici legata al crescente uso di prodotti chimici di origine sintetica o naturale è uno tra i problemi di maggiore interesse legati al degrado ambientale. Tra queste sostanze chimiche vengono annoverate i biocidi (DDTs, atrazina, ecc,), i prodotti di origine industriale (PCBs, PBDE, ecc), i prodotti di consumo (antibiotici, detergenti), ma anche i loro prodotti di trasformazione (metabolici).
Fra gli approcci disponibili per lo studio della distribuzione ed il bioaccumulo delle sostanze chimiche vi sono i modelli previsionali. Tra i modelli ambientali, quelli inizialmente sviluppati furono pensati per offrire una descrizione dello scenario ambientale “steady-state” (a stato stazionario), considerando come dati iniziali le proprietà chimico-fisiche della molecola, le caratteristiche ambientali specifiche della regione che si vuole studiare (idrologia, meteorologia, temperatura, ecc.), gli scenari di esposizione e le caratteristiche fisiologiche degli organismi (dimensioni, frazione lipidica, velocità degli scambi respiratori, composizione della dieta ecc.) che rimangono costanti nel tempo. Questi strumenti permettono di ottenere oltre al bilancio di massa, le concentrazioni per i diversi comparti considerati, i tempi di residenza in essi in condizione di stato stazionario e i tassi di trasferimento della molecola tra i diversi comparto. Tali modelli pur contribuendo alla comprensione dei fenomeni e pur offrendo risultati in termini di concentrazione confrontabili nell’ordine di grandezza con i dati osservati, sono inadeguati quando si desidera descrivere uno scenario ambientale che varia nel tempo.
Il presente studio si propone di sviluppare modelli dinamici per lo studio della complessa dinamica di esposizione di ecosistemi acquatici, al fine di ottenere uno strumento che tenga conto della variazione temporale dei fattori biotici ed abiotici.
I risultati ottenuti mostrano la calibrazione e l’analisi di sensibilità di un modello acqua – sedimento (DynA model) selezionando una risaia come scenario di applicazione, che può essere considerato un mesocosmo ideale per studiare l’influenza di processi dinamici (ad es. acqua in entrata e in uscita, variazione altezza acqua, variazione della temperatura, velocità di degradazione ecc.) sul destino ambientale di prodotti fitosanitari (Capitolo 1). Il modello DynA è stato utilizzato per approfondire lo studio della contaminazione da DDT del Lago Maggiore, al fine di identificare i processi che maggiormente influenzano la distribuzione della molecola e stimare le emissioni che giustificano le concentrazioni di DDT misurate in acqua e sedimento (Capitolo 2). In seguito è stato sviluppato e verificato un modello di bioaccumulo per organismi acquatici (Single Organism model (SOM)), che considera la variazione temporale di alcuni parametri biologici (composizione della dieta, frazione lipidica, velocità di crescita). Il modello SOM è stato calibrato su dati sperimentali di pesci pelagici (coregoni) di diversa età campionati nel Lago Maggiore. Durante la calibrazione sono state effettuate delle verifiche di sensibilità su alcuni parametri biologici (peso e frazione lipidica), per valutare l’influenza della loro variazione sulla dinamica di bioaccumulo e verificare la relazione tra l’età degli individui e l’accumulo di sostanze organiche persistenti. I risultati del modello SOM sono stati confrontati con dati di letteratura riguardanti le concentrazioni di DDT osservate in coregoni lavarello, campionati in diverse campagne di monitoraggio del Lago Maggiore. (Capitolo 3). L’integrazione dei modelli SOM e DynA ha permesso di ottenere un modello dinamico acqua-bioaccumulo (Bio - DynA) che tenga in considerazione le variazioni temporali delle emissioni di contaminanti e delle risultanti concentrazioni nei diversi comparti ambientali (acqua, sedimento, articolato sospeso e organismi acquatici). Una prima illustrazione del modello Bio-DynA è stata effettuata usando come scenario di studio un torrente alpino, al fine di stimare il bioaccumulo di POPs in organismi macrobentonici selezionati (Capitolo 4).
Questo lavoro di tesi raccoglie anche i risultati di altri studi effettuati sulla definizione del comparto vegetazione, nell’ambito dello sviluppo di modelli multicompartimentali. In particolare, attraverso risultati analitici, è stato possibile valutare nel contesto della modellizzazione l’effetto delle fasce vegetazionali (buffer strips) sul movimento degli erbicidi (Capitolo 5) e le dinamiche di accumulo di POPs nella vegetazione (Capitolo 6). Infine, nell’ambito dello studio di uno dei parametri chiave dei modelli ambientali per la valutazione del destino ambientale, la velocità di degradazione di contaminanti organici in diversi comparti, sono stati effettuati esperimenti in ambiente controllato per studiare la degradazione di alcuni metaboliti dei PCB (Capitolo 7)
Quantum properties of ultra-short pulses generated by SPOPOs: multi-mode squeezing and entanglement.
No full textThis Thesis studies, from a theoretical point of view, the dynamical and quantum properties of a type I degenerate optical parametric oscillator which is synchronously pumped by a mode- locked laser (SPOPO). In recent past, SPOPOs have been used for generating ultra-short optical pulses of tunable wavelength and their temporal properties have been investigated. Having a huge number of degrees of freedom, the output _eld of a SPOPO needs to be characterized via a multimodal quantum analysis. Then, we _rst develop a multimode model of the device, obtaining the quantum equations for the intra-cavity _eld operators. Afterwards, we study the steady state solutions of the average values of the generated _elds that are the solutions of an eigenvalue equation. Its spectrum gives information about the \useful" number of modes in which are concentrated almost all the dynamical and quantum properties of the intra-cavity _eld and which we call \super-modes". Indeed, we show that not only the super-mode of minimum threshold is (ideally) perfectly squeezed at threshold, but that all the other super-modes have an important non-classical character provided that their thresholds are close enough to the minimum one. This circumstance gives the clear image that a SPOPO is a highly quantum multi-mode system. Finally, the last part of this Thesis is focused on the study of the output of a SPOPO from the point of view of the generation of highly multi-mode entangled states and their optimization by means of speci_c experimental con_gurations