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Light propagation control with flat plasmonic metasurfaces
No full textNei component ottici convenzionali come lenti, prismi, e lamine d’onda, il controllo del fronte
d’onda è ottenuto attraverso la propagazione della luce nel mezzo. In alterna si possono sfruttare le
discontinuità di fase e polarizzazione associate allo scattering di risonatori ottici per riprodurre lo stesso
effetto. Questo lavoro contiene uno studio delle risposte ottiche di antenne plasmoniche anisotropiche e
una nuova classe di component ottici piatti (“metasuperfici”) basati su array di queste antenne. Vengono
presentati risultati teorici e sperimentali su arrays bidimensionali birifrangenti di antenne ottiche, che
supportano due modi ortogonali che allo la funzione di elementi ottici anisotropici e broadband e che
possono modificare localmente l’ampiezza, la fase e la polarizzazione della luce.
Fenomeni di riflessione e rifrazione anomale sono osservati in metasupercici plasmoniche su di
substrati di silicio con variazioni lineari di fase lungo l’interfaccia. Grazie allo spessore estremamente
sottile rispetto alla lunghezza d’onda degli array di antenna e delle risposte di fase a loro associate, questo
comportamento può essere descritto attraverso una versione generalizzata delle leggi centenarie di
riflessione e rifrazione della luce, derivabili rigorosamente dal Principio di Fermat.
Come dimostrazione della versatilità delle metasupercici, il design e la verifica sperimentale di
un certo numero di component ottici piatti sono proposti: metasuperfici con un gradiente costante che
devia la luce in direzioni arbitrarie; lenti ed axicon piatti che generano fronti d’onda sferici e fasci di
Bessel; metasuperfici con distribuzione di fase a spirale che creano fasci ottici a vortici con un ben
preciso momento angolare orbitale; e metasuperfici con risposta ottica anisotropica che creano fasci di
luce di polarizzazione arbitraria su di un range di lunghezza d’onda ampio.
Infine, si presenta un’analisi dettagliata d’intrappolamento ottico di particelle a basso indice di
rifrazione in cristallo liquido. L’osservazione di un intrappolamento stabile a lungo range, mostra che tale
fenomeno sia regolato da meccanismi completamente diversi da quelli d’intrappolamento convenzionale
in mezzo isotropico. In particolare, il ruolo della non località della riorientazione è rilevato e supportato
da un modello per la riorientazione delle molecole di cristallo liquido in condizioni di forte
focalizzazione
Essays on general oligopolistic equilibrium, firm heterogeneity and strategic trade policy
No full textRole of dietary antioxidants against oxidative stress
No full textIl primo obiettivo del presente studio è consistito nella valutazione e nel confronto della qualità nutrizionale (NQ) di otto distinti genotipi di fragola, di cui cinque varietà commerciali e tre selezioni avanzate del programma di incrocio condotto presso l’Università Politecnica delle Marche. Tutti i genotipi sono stati valutati nei tre anni per i parametri standard di NQ, attraverso la determinazione della capacità antiossidante totale e di radical-scavenging e la valutazione del contenuto totale di polifenoli, flavonoidi e antociani. L'identificazione e la quantificazione degli antociani sono state effettuate mediante HPLC-DAD-ESI/MS. Sono state evidenziate significative differenze inter-genotipiche tra gli otto cloni, confermando il ruolo preponderante del patrimonio genetico nell’influenzare la NQ. Tra le varietà di fragola esaminate, la cultivar Alba si è confermata la più interessante, mostrando un contenuto alto e bilanciato di micronutrienti e composti fenolici.
Il secondo obiettivo di questo progetto è consistito nella valutazione degli effetti di un consumo protratto di fragole della cultivar Alba in ratti giovani e anziani, sottoposti a stress ossidativo indotto dalla Doxorubicina.
Sono stati valutati i possibili effetti sui principali marcatori dello status antiossidante su plasma, fegato, linfociti ed epatociti. A seguito del consumo protratto di fragole, è stato osservato un significativo aumento della capacità antiossidante plasmatica, dei livelli di glutatione e degli enzimi antiossidanti, così come una diminuzione dei ROS intracellulari e dei markers di ossidazione lipidica e proteica. La supplementazione con fragole ha determinato anche una riduzione dei ROS nei mitocondri di fegato, migliorando la loro funzionalità.
I risultati ottenuti nel presente lavoro confermano il potenziale beneficio della fragola in vivo contro lo stress ossidativo, anche in condizioni fisiologiche caratterizzate da un elevato livello di stress ossidativo, come l’invecchiamento
Sistemi solari stand-alone per il mantenimento della catena del freddo
No full textIl presente lavoro mira a fare un confronto con diverse tecnologie del freddo dal sole ‗Ice maker‘; Queste macchine potrebbero essere alimentate termicamente (solare termico-adsorbimento o assorbimento) oppure elettricamente (FV-Compressione vapore)
Il lavoro inizia con un‘introduzione che spiega i vantaggi del solar Ice maker: autonomia, salute e non tossicità, eco sostenibilità e per fattori socio economici.
Ho trattato all‘inizio l‘argomento dei captatori solari sia termici sia fotovoltaici, che serviranno ad alimentare le macchine, sono stati illustrati in seguito i cicli termodinamici delle macchine sopra citate.
Poi abbiamo studiato una macchina ad adsorbimento (metanolo-carbone attivo) alimentato da un panello solare termico. Partendo dal modello matematico e dei dati fissi e dinamici (radiazione e temperatura) inserendoli in un software dava i risultati della simulazione dinamica, poi è stata trattata l‘analisi parametrica e alla fine il dimensionamento di tutti i componenti (collettore solare, condensatore, evaporatore…)
La seconda macchina era quella ad assorbimento solare (acqua-Bromuro di litio) alimentata da panello solare termico. Facendo la stessa procedura di prima modello matematicodati dentrosimulazione dinamicarisultatianalisi parametrica (senza studiare il dimensionamento).
Invece per la terza macchina si tratta compressione di vapore (R-600a) alimentato con panello policristallino e motore DC. Facendo la stessa procedura appena citata.
Il confronto finale tra queste tre macchine è stato fatto basandoci su indici di confronto (quantità ghiaccio al giorno/ superfice panello, rendimento, minime temperature raggiunte…) per stabilirne che quella a adsorbimento sia la migliore.
Il passo successivo è oltrepassare la simulazione dinamica, e Progettare/installare le tre macchine nella stessa zona climatica (Africa subsahariana) e studiare realmente il funzionamento in sito e stabilirne quale macchina sia la migliore nelle stesse condizioni operative
Robots as cyber-physical systems: new perspectives for the design of autonomous robots
No full textToday’s control systems are made of an embedded system connected to the
system to be controlled through a feedback loop; thus the physical process
influence the computation and vice versa. The term “cyber-physical system”
defines a control system developed according to a new design methodology,
which models both the systems taking into account their reciprocal interactions.
In the current scientific literature, the design of control systems for au-
tonomous robots is a problem to be addressed separately from the application
of real-time techniques or artificial intelligence techniques on them. However,
choices made to solve one of the two problems may have consequences on the
other. Therefore, it seems that it is not sufficient to separately understand both
the problems: it is important to understand the interaction between them.
This thesis proposes an alternative approach to the design of intelligent au-
tonomous robots, derived from the cyber-physical approach to control systems,
which consists in tackling jointly both the problem of controlling the robotic
system and the problem of deploying an artificial intelligent application on it.
In the first part of the thesis various modelling abstractions are presented and
described in detail. Continuous and discrete modelling techniques for physical
and computing systems are described in chapters 2 and 3, respectively. Chapter
4 describes modelling techniques to integrate the previous models in a single
model. Chapter 5, then, introduces some modelling techniques for concurrent
computation.
The second part of the thesis is devoted to embedded and real-time systems.
In chapter 6 the most common embedded architectures are described, focusing
on parallelism and on the characteristics that make them suitable or unsuitable
for application in intelligent autonomous robotics. Chapter 7 introduces vari-
ous I/O mechanism and the interrupt paradigm, which governs the interaction
between high-level computing systems and low-level control systems. Chap-
ter 8 describes the basic of real-time operating systems, focusing mainly on
scheduling under various degree of constraints.
Finally, the third part of the thesis apply theories and methodologies intro-
duced in the first two part to the design of an intelligent autonomous robot
system to be used in the contexts of video-surveillance and ambient-assisted
living
Protein S-glutathionylation: new insights on pre-oncogenic cellular model and formulation of a new molecular mechanism
No full textLa glutationilazione proteica è un importante modifica post-traduzionale che permette sia di proteggere i residui di cisteina delle proteine dall'ossidazione irreversibile che può verificarsi durante lo sbilanciamento redox cellulare, sia di influenzare cambiamenti nella struttura, nell'attività o nella localizzazione sub-cellulare delle proteine. Modificazioni della S-glutationilazione a carico delle proteine sono state associate con una serie di patologie umane, quali diabete, malattie cardiovascolari e polmonari, malattie neurodegenerative e cancro. Data l'importanza della glutationilazione, obiettivi di questo lavoro sono stati 1) indagare i possibili legami tra glutationilazione e senescenza oncogene-indotta in cellule che esprimono H-Ras e 2) scoprire un nuovo possibile catalizzatore della glutationilazione prendendo in considerazione un enzima con caratteristiche adeguate al ruolo.
L’ oncogene H-Ras richiede la deregolazione di altri oncogeni o l’inattivazione di proteine tumore-soppressore per aumentare la velocità di proliferazione cellulare e trasformare completamente le cellule. Infatti, l'espressione di H-RasV12 costitutivamente attivato induce arresto della crescita cellulare e senescenza prematura, che agiscono come barriere oncogeniche nelle lesioni pre-neoplastiche. Le cellule trasfettate con H-RasV12 hanno mostrato una drammatica modificazione della morfologia e senescenza prematura seguita da morte cellulare indotta da autofagia e apoptosi. Questo fenotipo è indotto principalmente dalle vie PI3K e MAPK. È stato dimostrato che la senescenza prematura è associata con uno squilibrio redox cellulare e con un’alterata S-glutationilazione. Infatti, è stato osservato un diverso pattern di proteine glutationilate tra le cellule controllo e quelle esprimenti H-RasV12. In particolare, sono state identificate mediante spettrometria di massa tre proteine: vimentina, ATP sintasi subunità-β ed α-enolasi. In conclusione, la riduzione della difesa antiossidante, la deplezione di glutatione e la successiva S-glutationilazione di proteine bersaglio possono contribuire ad arrestare la crescita cellulare, portando alla morte dei fibroblasti esprimenti l’oncogene H-Ras costitutivamente attivato ed agendo quindi come barriera oncogenica che ostacola la progressione della trasformazione cellulare.
I meccanismi di S-glutationilazione proteica sono lontani dall’essere completamente compresi in quanto diverse reazioni possono promuovere questa reazione, sia spontaneamente sia tramite catalizzatori. Ad oggi tre potenziali
catalizzatori di glutationilazione proteica sono stati proposti, tuttavia, altri enzimi
possono essere implicati in questo tipo di catalisi. In questo lavoro, è stata studiata la
gliossalasi II come nuovo candidato potenziale per promuovere la S-glutationilazione.
Per dimostrare la sua partecipazione attiva nella glutationilazione di proteine sono state
utilizzate proteine purificate notoriamente glutathionilate per effettuare esperimenti in
vitro. Per la prima volta è stato dimostrato il coinvolgimento della gliossalasi II nella Sglutationilazione
di proteine, suggerendo un nuovo meccanismo per la formazione di
addotti proteina-SSG. La gliossalasi II, infatti, permette una rapida e specifica
formazione di proteina-SSG, consentendo la regolazione enzimatica della Sglutationilazione
in proteine di diversa origine e compartimentalizzazione cellulare
Macrofauna biodiversity and ecosystem functioning in the deep-sea. Mediterranean sediments: analysis at different spatial scales
No full textL’obiettivo principale della mia tesi di dottorato è stato quello di investigare le relazioni tra la
biodiversità della macrofauna profonda del Mar Mediterraneo ed il funzionamento eco sistemico
(BEF). Tale studio è stato svolto considerando differenti scale spaziali d’indagine, i) da centinaia di
metri a diversi chilometri; ii) centinaia di chilometri e iii) migliaia di chilometri, e comprendendo
sistemi di scarpata continentale con caratteristiche ambientali differenti. Sono state testate le
seguenti ipotesi: 1) vi è una relazione significativa tra la biodiversità della macrofauna profonda ed
il funzionamento eco sistemico; 2) la forma e l’intensità di tale relazione cambia al variare della
scala spaziale considerata e dal sistema investigato. Lo studio è stato condotto con un duplice
approccio, da prima investigando la variabilità della macrofauna a differenti scale spaziali e poi
testando la presenza delle relazioni tra biodiversità e funzionamento eco sistemico.
Su larga scala spaziale (i.e. migliaia di chilometri; intero bacino del Mediterraneo) abbondanza,
biomassa e ricchezza in specie del macrobenthos mostravano una maggiore variabilità con la
longitudine rispetto alla profondità, con valori inferiori caratterizzanti i sedimenti del Mediterraneo
orientale profondo. Differenze significative nella composizione in specie (turnover diversità) erano
emerse non solo tra bacini, ma anche tra siti all’interno dello stesso bacino e tra stazioni a differenti
profondità. La disponibilità alimentare e le differenti caratteristiche granulometriche dei sedimenti
influenzavano la variabilità della macrofauna sia in termini di abbondanza e biomassa che di
composizione in specie. Su scala spaziale minore (i.e. da centinaia di metri fino a diversi chilometri;
singola area di scarpata), la macrofauna mostrava maggiore variabilità in termini di abbondanza e
biomassa con l’aumentare della profondità piuttosto che tra stazioni collocate alla medesima
profondità e distanti tra loro diverse centinaia di metri. Considerando però la composizione in
specie (turnover diversità), differenze emergevano anche tra stazioni alla medesima profondità fino
a 1500 metri. Al di sotto di tale profondità le comunità divenivano omogenee.
Considerando una scala spaziale di diverse centinaia di chilometri (i.e. confronto tra due sistemi di
scarpata nel Mediterraneo occidentale), differenze significative tra le due aree di scarpata
emergevano non solo intermini di abbondanza e biomassa, ma anche in termini di ricchezza e
composizione in specie della macrofauna. Lungo entrambi i sistemi di scarpata, la composizione in
specie variava con la profondità fino a 1800 metri, al di sotto dei quali le comunità divenivano
omogenee.
Studi precedenti su scala globale hanno evidenziato una relazione esponenziale e positiva tra la
biodiversità dei nematodi profondi ed il funzionamento ed efficienza eco sistemici, facendo
ipotizzare una presenza di relazioni mutualistiche tra organismi che compongono le comunità
bentoniche profonde. Anche in questo studio sono emerse relazioni prevalentemente esponenziali e
positive tra la biodiversità della macrofauna del Mediterraneo ed il funzionamento ed efficienza eco
sistemici su macroscala (migliaia di kilometri). La biodiversità era inoltre legata positivamente
anche alla diversità funzionale. Tali risultati mostrano come comunità macrobentoniche
maggiormente diversificate possano sostenere non solo livelli di funzionamento ed efficienza eco
sistemici più elevati, ma anche una diversità funzionale maggiore in grado di promuovere anch’essa
un miglior funzionamento dell’ecosistema. Su larga scala spaziale è possibile quindi ipotizzare la
presenza di relazioni mutualistiche tra le comunità macrobentoniche del Mediterraneo profondo.
Quando le relazioni BEF venivano testate considerando una scala spaziale minore (singola area
di scarpata a nord della Sardegna; da centinaia di metri fino a diversi chilometri), la maggior parte
delle relazioni emerse su macroscala non risultavano più significative. Piuttosto erano il risultato
dell’azione esercitata dalle variabili ambientali, le quali guidavano l’effetto della diversità sul
funzionamento eco sistemico.
Considerando una scala spaziale di diverse centinaia di chilometri (due sistemi di scarpata nel
bacino occidentale), emergevano di nuovo relazioni esponenziali positive tra biodiversità e
funzionamento ed efficienza eco sistemici. Ma quando le relazioni BEF venivano testate
considerando i due sistemi di scarpata separatamente, differenti erano le risposte. Mentre lungo la
scarpata a largo delle Baleari persistevano relazioni BEF significative, anche considerando diversi
indicatori di funzionamento ed efficienza eco sistemici, lungo la scarpata Sarda le relazioni erano
nuovamente guidate dall’effetto delle variabili ambientali. Le relazioni BEF lungo quest’ultima non
erano per cui causali. Ciò ha portato a pensare che maggiore la scala spaziale considerata, maggiore
la possibilità di trovare relazioni BEF significative.
È possibile pertanto concludere che la forma, ma soprattutto l’intensità (= la significatività) delle
relazioni BEF variano al variare della scala spaziale considerata e delle condizioni ambientali,
almeno per quanto riguarda la componente macrobentonica profonda del Mediterraneo. Quando
differenti scale spaziali e sistemi (es. aree di scarpata) vengono investigati, differenti sono le
comunità bentoniche coinvolte così come i tratti funzionali da esse rappresentati. È perciò logico
ipotizzare che differenti tratti funzionali inclusi e/o esclusi ogni qual volta vengano considerate
differenti scale spaziali e sistemi possano influenzare il risultato delle relazioni BEF testate. I
risultati emersi da tale studio mostrano come in generale la biodiversità della macrofauna profonda
possa influenzare positivamente il funzionamento eco sistemico, lasciando quindi presupporre la
presenza di relazioni mutualistiche tra le componenti delle comunità macrobentoniche. Tuttavia tali
interazioni, cosi come l’effetto della biodiversità sul funzionamento eco sistemico, sono altamente
sensibili alla scale spaziale considerata ogni volta e quindi al sistema studiato (es. area di scarpata;
bacino)
Upgrading public housing. Methods of sustainable retrofitting of public housing built from World War II to the end of 80's
No full textIl lavoro proposto delinea strategie per un progetto di architettura che vede il riuso e la rigene-razione del patrimonio urbano ed edilizio esistente come uniche azioni oggi possibili per un nuo-vo sviluppo sostenibile.
In particolare, il terreno d’indagine riguarda la grande mole di edilizia residenziale pubblica rea-lizzata dal dopoguerra alla fine degli anni ’80, un patrimonio consistente, caratterizzato da una generale omologazione, particolarmente inadatto sia alle esigenze abitative contemporanee sia al controllo dei consumi energetici.
La maggior parte delle nostre periferie è costituito da edifici realizzati in cemento, in opera o prefabbricati, realizzati rapidamente senza accurata attenzione tecnica, caratterizzati da: serialità, standardizzazione e rigidità funzionale. Problematiche, che se per un verso dovute alla urgente ri-chiesta di alloggi, per l’altro, ha prestato il fianco ad esigenze immobiliari speculative. Tutto ciò ha prodotto un patrimonio ancora in uso che registra problematiche tecnologiche che ne compro-mettono sia la sicurezza strutturale che la sostenibilità.
Si propone un cambiamento di paradigma che inverte la rotta di una ormai impossibile tensio-ne espansiva verso un nuovo tipo di progresso che densifichi, riattivi, faccia l’upgrade del mate-riale costruito a disposizione. La ricerca presenta ipotesi sperimentali verificate su diversi com-plessi edilizi presi a campione tra il patrimonio Erap e residenzialità collettive private della Provincia di Ancona sui quali abbiamo ipotizzato azioni rigenerative di tipo spaziale, strutturale ed energetico; che prevedono una conoscenza approfondita del materiale esistente, sul quale agire per ibridazione e addizione di dispositivi spaziali e tecnologici in grado di sviluppare nuova vita, bellezza e stimolante identità
Supporting ecological restoration of Italian mountain grasslands: an investigation of intra- and inter-species variation in seed germination behaviour in native grasses
No full textIl presente studio risponde alla necessità di acquisire maggiori conoscenze riguardo il possibile impiego di germoplasma autoctono nel restauro delle praterie secondarie, specialmente di quelle protette dalla Direttiva Habitat (92/43/CEE) e riconducibili all’habitat 6210 “Formazioni erbose secche seminaturali e facies coperte da cespugli su substrato calcareo (Festuco-Brometalia)”. I semi trattati in questo studio possono essere usati anche in altri ambienti, quali fossi e margini stradali, o nel restauro di praterie all’interno di HNVf, al posto delle sementi commerciali. Ciò ridurrebbe l’inquinamento genetico della flora autoctona, dovuto all’uso di sementi alloctone, e pertanto la perdita di biodiversità.
A questo scopo, sono state realizzate raccolte di semi in varie località dell’Appennino Centro-Orientale. Successivamente, i semi sono stati trattati e conservati seguendo i protocolli internazionali in materia. Prove di laboratorio sono state condotte al fine di acquisire informazioni riguardanti la germinazione delle specie e per verificare l’idoneità dei semi all’uso nelle opere di ripristino. Precisamente, questa ricerca è stata finalizzata a studiare l’influenza dei seguenti fattori sulla germinazione: volume e peso dei semi, temperatura, luce, strutture esterne al seme e stoccaggio. Ognuno dei fattori menzionati interessa aspetti tecnici delle opere di ripristino. I risultati dei test hanno suggerito che i semi studiati dovrebbero essere idonei per i progetti di ripristino. Infatti, essi germinano massicciamente in un ampio range di temperature ed in diverse condizioni, almeno dopo la disidratazione. Quanto dimostrato in questa ricerca costituisce una base scientifica e tecnica per la moltiplicazione dei semi e per le opere di ripristino ambientale. Inoltre, le graminacee studiate sono presenti anche in altri habitat italiani protetti dalla UE, oltre al 6210, quali il 6230*, il 62A0, il 6420, il 6510 e il 6520. Pertanto, i risultati di questa ricerca potranno essere utili anche nella realizzazione di progetti di ripristino riguardanti questi habitat
Associazione della variazione genetica in RTN4R con espressione di Nogor, volume di sostamza bianca ed elaborazione cognitiva prefrontale. Uno studio post-mortem ed uno in soggetti sani
No full textIl gene RTN4R è localizzato sulla regione 22q11 e codifica per un recettore assonale (Nogo-R) implicato nei
meccanismi di crescita assonale. Studi precedenti hanno dimostrato un’associazione fra il gene RTN4R e
specifici fenotipi associati a schizofrenia. In questo lavoro, sono stati studiati i potenziali correlati
molecolari, di imaging cerebrale e comportamentali associati a varianti genetiche di RTN4R. Nello specifico
sono stati valutati l’espressione di mRNA in corteccia prefrontale, il volume di sostanza bianca, l’attività
corticale durante working memory e le abilità cognitive attentive-esecutive. In un campione di tessuto di
corteccia prefrontale post-mortem di 268 soggetti sani, è stato trovato che il polimorfismo rs696884 del
gene RTN4R era associato a livelli differenti di espressione di Nogo-R, in particolare i soggetti AA erano
associati ad un decremento dei livelli di mRNA in confronto a soggetti GG. Inoltre, lo studio in vivo su 282
soggetti sani ha mostrato che il genotipo AA era associato anche ad una riduzione di volume della sostanza
bianca nella corteccia prefrontale, ad un incremento dell’attività prefrontale di working memory, durante
una sessione di risonanza magnetica funzionale, ed a punteggi inferiori a test di valutazione delle funzioni
attinenti il dominio cognitivo attentivo-esecutivo. Complessivamente, tali risultati suggeriscono che
variazioni genetiche di RTN4R modulano le funzioni prefrontali. Ulteriori studi sono necessari per analizzare
la relazione fra RTN4R e schizofrenia