Hellenic National Archive of Doctoral Dissertations
Not a member yet
56257 research outputs found
Sort by
Identification of crucial properties of mixed fisheries and developing methodological enhancements to their monitoring and management: a case study in Greece
No full textCommercial fisheries constitute a valuable source of information that can aid, either standalone or complementary to experimental surveys, in assessing fish stock status as well as providing management and monitoring insights. Within the European Union, member states collect commercial fisheries data within national monitoring surveys under the auspices of the Data Collection Framework (DCF) that supports the broader Common Fisheries Policy. Such routine monitoring surveys collect data at the haul level and typically record catch biomass and length composition data together with operational, technical and spatial information about the fishing gear deployment. Fisheries data, either commercial or experimental, need statistical adjustments in order to infer about the actual status of the fished species/stocks. These adjustments rise due to the sampling procedure, which is essentially the actual fishing activity, and refer to the magnitude of the fishing activity (fishing effort) and the ability of the fishing gear to capture individuals (selectivity). These adjustments constitute the so-called standardization of fisheries data and are routinely performed in fisheries science to correctly assess the status of a stock since extrapolating from the commercial catch to the actual population depends on actual effort and selectivity during fishing. Mixed fisheries is an umbrella term that refers to fisheries worldwide that cannot be characterized with a “single-fleet” and “single-stock” attribute. Mixed fisheries typically involve a variety of fleets and fishing gears (multi-gear) as well as a variety of stocks (multi-species) that are exploited by multiple fleets in an overlapping manner. This involvement of gears and species in mixed fisheries raises significant and non-trivial statistical concerns regarding the standardization of mixed fisheries data which can be both dependent on each specific fishery case as well as generic regarding the mixed fisheries global character. These concerns arise due to the variety of fishing gears and fishing gear technical characteristics deployed which translates to a lack of a common scale for effort and selectivity. The current thesis has focused on a) highlighting and overcoming the main peculiarities of mixed fisheries that hinder standardization of commercial data as well as b) presenting potential applications of the standardization procedure (using data routinely collected in observer surveys) in order to investigate the factors that shape the mixed fisheries character and to provide appropriate information for assessment and management potentially adopting an ecosystem-based approach. The data used were collected during observer surveys onboard fishing vessels in the Ionian Sea in Greece (FAO GFCM GSA 20) which constitutes a typical example of mixed fisheries in the broader Mediterranean Sea fisheries scene. The multi-gear and multi-species aspects of mixed fisheries were analyzed in a “multi-data” hierarchical (mixed) Generalized Additive Modeling (GAM) standardization framework that encompasses complementary information from different gears and species. In order to overcome the incomparability of the variety of fishing gears, the notion of Preferential Sampling was introduced which can account both for a) the sampling bias present in fisher behavior (since fishers opt for areas and seasons of high catches and hence high profit) and b) the lack of a common scale among the different fishing gears. The incorporation of many species in a single modeling framework was feasible by adopting a hierarchical modeling structure so that ecological information is potentially shared among the different species. The framework presented in the current work is shown to improve the statistical properties of inferring from single-gear and/or single-species models. Under this framework, some intrinsic applications and extensions are developed. The multi-species component of the model derived common ecological and distributional patterns (e.g. areas and seasons of persistently high abundance) among species, hence expanding the notion of developing species portfolios with regards to managing the available stocks. The multi-gear component was used to make the distinct gears and selectivities comparable and thus developing the notion of “multi-management” where gear-specific management measures can be put under a single test of effectiveness. Next, a straightforward way to add the ecosystem dimension in assessment and management was to utilize the size spectrum theory which can drop the taxonomic attribute of the data in favor of using size, which is a key biological trait, to represent the ecosystem status. Innate size-specific attributes such as abundance and diversity were studied in order to provide size-specific advice for potential management schemes. Additionally, the effect of climate change was put forth with regards to the disturbance of the relative abundance of the different sized individuals within the stocks. Within the size spectrum theory, an R package was developed in order to facilitate the exploration of length composition data (as collected during commercial monitoring programs or experimental surveys). This package uses size spectrum models in order to typify the workflow of analyzing factors affecting the compositional patterns of the relative sizes within a population utilizing the flexibilities of a GAM framework. Finally, management practices were proposed within a sustainability context. Three key sustainability indices were computed, based on the DCF collected data, and the sustainability of the fishing activity was examined by presenting hotspots of recruitment and reproduction as well as developing an effectiveness metric for the technical characteristics of the fishing gears with regards to optimizing sustainability. Some key aspects relevant to managing fisheries such as spatial/temporal heterogeneity within a single GSA as formally defined, skipper effect, and within-gear and between-gear variability have been measured and proven to be uncaptured by the current static management schemes; hence opening the way to introduce more adaptive management scenarios to be put to the test. The three-level standardization (catch standardization, size spectra, sustainability of multiple management measures) developed here can provide a useful inferential toolbox for the application of the Ecosystem-Based Fisheries Management in mixed fisheries worldwide.Τα δεδομένα εμπορικής αλιείας αποτελούν πολύτιμη πηγή πληροφορίας που, είτε αυτούσια είτε σε συνδυασμό με δεδομένα πειραματικής αλιείας, έχουν πρακτική αξία αφενός στην εκτίμηση της κατάστασης των αλιευτικών αποθεμάτων και αφετέρου στη βελτίωση προγραμμάτων αλιευτικής παρακολούθησης και βελτίωσης των σχεδίων αλιευτικής διαχείρισης. Στα πλαίσια της Ευρωπαϊκής Ένωσης, τα κράτη-μέλη συλλέγουν σε εθνικό πλαίσιο δεδομένα από την δραστηριότητα της εμπορικής αλιείας. Το εθνικό πλαίσιο συλλογής δεδομένων υπάγεται στο αντίστοιχο ευρωπαϊκό πλαίσιο (Data Collection Framework – DCF) που λειτουργεί υποστηρικτικά προς τους στόχους της Κοινής Αλιευτικής Πολιτικής (Common Fisheries Policy – CFP). Τα εθνικά προγράμματα συλλογής αλιευτικών δεδομένων (ΕΠΣΑΔ) συλλέγουν δεδομένα με μονάδα την αλιευτική εξόρμηση και καταγράφουν δεδομένα αλιευτικής παραγωγής και κατά μήκους σύνθεσης, παράλληλα με δεδομένα που σχετίζονται με τα τεχνικά χαρακτηριστικά του αλιευτικού εργαλείου καθώς και με γενικές πληροφορίες της εξόρμησης (στίγμα, βάθος, κ.α.). Η πρακτική αξιοποίηση των αλιευτικών δεδομένων (είτε εμπορικής είτε πειραματικής αλιείας) γίνεται μέσω της τυποποίησής τους (standardization), όπως αναφέρεται στην αλιευτική επιστήμη, και αποτελεί ένα βασικό μεθοδολογικό στοιχείο μελέτης. Η τυποποίηση των αλιευτικών δεδομένων αφορά στην στατιστική τους επεξεργασία με τρόπο που να λαμβάνει υπόψη το μέγεθος της αλιευτικής δραστηριότητας (αλιευτική προσπάθεια) και την αλιευτική ικανότητα του εργαλείου (επιλεκτικότητα) καθώς αυτές οι δύο μεταβλητές επηρεάζουν αρχικά την αντικειμενικότητα της δειγματοληψίας (που επί της ουσίας είναι η ίδια η αλιευτική δραστηριότητα) και στην συνέχεια την ασφάλεια των εκτιμήσεων για τον θαλάσσιο πληθυσμό. Ο όρος μικτή αλιεία χρησιμοποιείται ευρέως για να χαρακτηρίσει αλιείες παγκοσμίως που δεν χαρακτηρίζονται από έναν ομοιογενή στόλο που αλιεύει ένα ομοιογενές απόθεμα. Οι μικτές αλιείες περιλαμβάνουν μια ποικιλία από αλιευτικά εργαλεία (πολυ-εργαλειακότητα) που αλιεύουν, με επικαλυπτόμενο τρόπο, μια ποικιλία από είδη (πολυ-ειδικότητα). Αυτές οι σύνθετες αλληλεπιδράσεις μεταξύ εργαλείων και ειδών οδηγούν αφενός στο γεγονός πώς κάθε μικτή αλιεία δύναται να είναι διαφορετική από κάθε άλλη και αφετέρου στην ανάγκη για μεθοδολογικές ιδιαίτερες επεμβάσεις στην μεθοδολογία τυποποίησής τους. Αυτή η μεθοδολογική ιδιαιτερότητα οφείλεται στην μεγάλη ποικιλία των αλιευτικών εργαλείων η οποία οδηγεί και σε αδυναμία ορισμού της αλιευτικής προσπάθειας και, επιλεκτικότητας και, θνησιμότητας με καθολικό τρόπο. Η παρούσα διατριβή επικεντρώνεται α) στον προσδιορισμό και αντιμετώπιση των τεχνικών ιδιαιτεροτήτων που δυσχεραίνουν την τυποποίηση αλιευτικών δεδομένων από μικτές αλιείες, καθώς και β) στην παρουσίαση δυνητικών εφαρμογών της διαδικασίας τυποποίησης (από δεδομένα που συλλέγονται σε τυπικά προγράμματα παρακολούθησης εμπορικής αλιείας) με σκοπό την διερεύνηση των παραμέτρων που διαμορφώνουν τις μικτές αλιείες και την παραγωγή γνώσης για την εκτίμηση των αλιευτικών αποθεμάτων και την διαχείρισή τους υπό το πρίσμα της οικοσυστημικής προσέγγισης. Τα δεδομένα της παρούσας εργασίας συλλέχθηκαν από επιβιβάσεις σε εμπορικά σκάφη στην περιοχή του ανατολικού (ελληνικού τμήματος) Ιονίου Πελάγους (FAO GFCM GSA 20) όπου η αλιεία που ασκείται αποτελεί ένα κλασσικό παράδειγμα μικτής αλιείας που αντιπροσωπεύει το ευρύτερο μεσογειακό αλιευτικό σκηνικό. Ο πολυ-εργαλειακός και πολυ-ειδικός χαρακτήρας της μικτής αλιείας αναλύθηκε με τρόπο που να αξιοποιεί την πληθώρα και αλληλοσυμπληρούμενη φύση των διαθέσιμων δεδομένων υπό το πλαίσιο των Γενικευμένων Προσθετικών Μοντέλων (Generalized Additive Models – GAMs). Η έλλειψη κοινού παρονομαστή στην τεχνική συγκρισιμότητα των αλιευτικών εργαλείων διευθετήθηκε με την έννοια της Προτιμησιακής Δειγματοληψίας (Preferential Sampling) που ταυτόχρονα α) λαμβάνει υπόψη την δειγματοληπτική μεροληψία που οφείλεται στην αλιευτική συμπεριφορά (καθώς η εμπορική αλιεία δεν αποτελεί μέρος δειγματοληπτικού σχεδιασμού αλλά, ως μια εμπορική δραστηριότητα που στοχεύει την μεγιστοποίηση του κέρδους, εμφανίζει επιλεκτικότητα σε είδη, περιοχές και, εποχές με δυνητικά υψηλότερη παραγωγή), και β) προσφέρει έναν τρόπο αντιμετώπισης της έλλειψης συγκρισιμότητας μεταξύ των αλιευτικών εργαλείων. Η χρήση ενός ιεραρχικού μοντέλου για την ενσωμάτωση πολλών ειδών σε ένα κοινό πλαίσιο προσφέρει την δυνατότητα διαμοιρασμού πληροφορίας μεταξύ των διαφορετικών ειδών. Το μεθοδολογικό πλαίσιο που αναπτύχθηκε στην παρούσα δουλειά παρουσίασε σημαντική βελτίωση όσον αφορά στην συμπερασματολογία και την αβεβαιότητά που την συνοδεύει σε σύγκριση με τα απλούστερα μοντέλα με ένα αλιευτικό εργαλείο ή/και ένα είδος και, επίσης, παρέχει την δυνατότητα για μια πληθώρα πρακτικών εφαρμογών. Το πολυ-ειδικό κομμάτι του μοντέλου αποτυπώνει κοινά οικολογικά πρότυπα καθώς και κοινά πρότυπα χωρο-χρονικών κατανομών μεταξύ των ειδών, κάτι που επεκτείνει την έννοια ανάπτυξης χαρτοφυλακίου ειδών (multi-species portfolio) όσον αφορά στην διαχείριση των αλιευτικών αποθεμάτων. Το πολυ-εργαλειακό κομμάτι του μοντέλου δίνει την δυνατότητα τεχνικής συγκρισιμότητας μεταξύ των διαφορετικών εργαλείων αναπτύσσοντας την έννοια της “πολυ-διαχείρισης” όπου η αποτελεσματικότητα των εργαλειο-ειδικών μέτρων πραγματοποιείται υπό ένα κοινό οικοσυστημικό διαχειριστικό πλαίσιο. Στην συνέχεια, ένας άμεσος τρόπος να προστεθεί η διάσταση του οικοσυστήματος στην διαχείριση ήταν με την αξιοποίηση των φασμάτων μεγέθους (size spectrum), όπου με αυτόν τον τρόπο, ο ταξινομικός χαρακτηρισμός των πληθυσμών αντικαθίσταται με την χρήση του μεγέθους σώματος των οργανισμών που αποτελεί ένα σημαντικό βιολογικό χαρακτηριστικό (biological trait) για την χαρακτηρισμό της κατάστασης ενός οικοσυστήματος. Εγγενείς ιδιότητες, σε επίπεδο είδους καθώς και οικοσυστήματος, που εξαρτώνται από το μέγεθος, όπως η αφθονία και η ποικιλότητα, μελετήθηκαν ώστε να διερευνηθεί η εφαρμογή διαχειριστικών μέτρων που διακρίνονται αναλόγως του μεγέθους των οργανισμών. Επιπλέον, μελετήθηκε και η επίδραση της κλιματικής αλλαγής όσον αφορά στην διατάραξη των σχετικών αφθονιών των διαφορετικών μεγεθών ατόμων στα αποθέματα. Στα πλαίσια της θεωρίας των φασμάτων μεγέθους, αναπτύχθηκε μια επέκταση (package) για το στατιστικό περιβάλλον της γλώσσας R με σκοπό την διευκόλυνση της ανάλυσης δεδομένων κατά μήκους σύνθεσης (που αποτελεί τυπική καταγραφή δεδομένων σε προγράμματα τόσο εμπορικής παρακολούθησης όσο και πειραματικής αλιείας). Αυτή η επέκταση αξιοποιεί τα μοντέλα φασμάτων μεγέθους και την ευελιξία των GAMs με σκοπό την τυποποίηση της ροής εργασίας για την ανάλυση παραμέτρων που επηρεάζουν την σύνθεση μεγεθών ενός πληθυσμού. Τέλος, προτείνονται διαχειριστικές πρακτικές μέσα σε ένα πλαίσιο βιωσιμότητας της αλιευτικής δραστηριότητας. Υπολογίστηκαν τρεις δείκτες βιωσιμότητας από τα δεδομένα DCF, και αναλύθηκε η βιωσιμότητα των αλιευτικών εξορμήσεων αποτυπώνοντας θερμά σημεία που λαμβάνει χώρα ένταξη νεαρών ατόμων στο απόθεμα και αναπαραγωγή ώριμων ατόμων καθώς και εξετάστηκε η αποτελεσματικότητα των τεχνικών χαρακτηριστικών των αλιευτικών εργαλείων. Στην παρούσα εργασία ποσοτικοποιήθηκαν σημαντικές συνιστώσες της αλιευτικής διαχείρισης όπως είναι η χωρο-χρονική ετερογένεια εντός μιας τυπικής GSA, η ποικιλότητα στην αλιευτική ικανότητα (skipper effect), καθώς και η ενδο-εργαλειακή και δια-εργαλειακή ετερογένεια, και δείχθηκε πως είναι πολύ δύσκολο να ληφθούν ορθά υπόψη με βάση τα παρόντα διαχειριστικά μέτρα. Αυτή η παρατήρηση ανοίγει την συζήτηση για την υιοθέτηση περισσότερο προσαρμοστικών (adaptive) διαχειριστικών σχεδίων. Η τριμερής τυποποίηση (αλιευτικής παραγωγής, φασμάτων μεγέθους, βιωσιμότητας) που αναπτύχθηκε στην παρούσα διατριβή μπορεί να λειτουργήσει ως εργαλείο για την εφαρμογή της οικοσυστημικής προσέγγισης στην αλιευτική διαχείριση (Ecosystem-Based Fisheries Management – EBFM) στις μικτές αλιείες παγκοσμίως
Μελέτη και μοντελοποίηση της χρήσης άμορφων υλικών σε εφαρμογές τρισδιάστατης εκτύπωσης αυξημένου ρυθμού εναπόθεσης υλικού
No full textMaterial extrusion additive manufacturing has remained constrained by a fundamental trade-off between production speed and part quality, with amorphous thermoplastics presenting unique challenges due to their continuous glass transition behavior and complex viscoelastic response under non-isothermal processing conditions. This dissertation addresses the dual challenge of understanding amorphous polymer behavior while simultaneously enabling high-speed deposition without quality degradation. The absence of discrete melting points and the time-temperature-dependent properties of amorphous materials create rheological complexities that conventional process models fail to capture, particularly near the glass transition region where material behavior becomes critically sensitive to thermal history and deformation rates. Through integrated theoretical and experimental investigation, we establish a comprehensive framework. Systematic characterization reveals that amorphous thermoplastics exhibit processing windows where high-speed manufacturing becomes feasible through precise control of thermal management and deposition dynamics. Novel vibration compensation methodologies address dynamic response limitations that emerge at high speeds. This work establishes that both speed limitations and material-specific challenges represent knowledge gaps rather than intrinsic barriers, offering generalizable principles applicable to broader classes of disordered materials.Η Προσθετική Κατασκευή με εξώθηση υλικού παραμένει περιορισμένη από μια θεμελιώδη αντιπαράθεση μεταξύ της ταχύτητας παραγωγής και της ποιότητας των εξαρτημάτων, με τα άμορφα θερμοπλαστικά να παρουσιάζουν μοναδικές προκλήσεις λόγω της συνεχούς συμπεριφοράς τους σε υαλώδη μετάβαση και της πολύπλοκης ιξωδοελαστικής απόκρισης υπό μη ισοθερμικές συνθήκες επεξεργασίας. Η διατριβή αυτή αντιμετωπίζει τη διπλή πρόκληση της κατανόησης της συμπεριφοράς των άμορφων πολυμερών, ενώ ταυτόχρονα επιτρέπει την χρήση υψηλών ρυθμών εναπόθεσης υλικού χωρίς υποβάθμιση της ποιότητας. Η απουσία διακριτών σημείων τήξης και οι ιδιότητες των άμορφων υλικών που εξαρτώνται από το χρόνο και τη θερμοκρασία δημιουργούν ρεολογικές πολυπλοκότητες που τα συμβατικά μοντέλα επεξεργασίας δεν μπορούν να αποτυπώσουν, ιδιαίτερα κοντά στην περιοχή της υαλώδους μετάπτωσης, όπου η συμπεριφορά του υλικού γίνεται εξαιρετικά ευαίσθητη στο θερμικό ιστορικό και στους ρυθμούς παραμόρφωσης. Μέσω ολοκληρωμένης θεωρητικής και πειραματικής έρευνας, δημιουργούμε ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο. Ο συστηματικός χαρακτηρισμός υλικών αποκαλύπτει ότι τα άμορφα θερμοπλαστικά παρουσιάζουν παράθυρα επεξεργασίας όπου η κατασκευή υψηλής ταχύτητας καθίσταται εφικτή μέσω του ακριβούς ελέγχου της θερμικής διαχείρισης. Νέες μεθοδολογίες αντιστάθμισης των κραδασμών μειώνουν τους περιορισμούς της δυναμικής απόκρισης του συστήματος, οι οποίες εμφανίζονται σε υψηλές ταχύτητες. Η εργασία αυτή αποδεικνύει ότι τόσο οι περιορισμοί ταχύτητας όσο και οι προκλήσεις που σχετίζονται με συγκεκριμένα υλικά αντιπροσωπεύουν κενά γνώσης και όχι εγγενή εμπόδια, προσφέροντας γενικεύσιμες αρχές που μπορούν να εφαρμοστούν σε περισσότερα υλικά
The Janissaries in Thessaloniki (18th-early 19th c.)
No full textThis doctoral dissertation explores the Janissary Corps in Thessaloniki during the 18th and the early 19th centuries. Moving beyond approaches that focus solely on the military character of the institution, the study offers a critical examination of the activities of the Janissaries and their networks within the city and its surrounding countryside, with particular emphasis on their social, economic, and political roles. The research draws primarily on unpublished Ottoman archival sources, including Islamic court records, payroll registers, imperial decrees, and reports from local authorities, complemented by evidence from French consular correspondence.Η παρούσα διδακτορική διατριβή έχει ως αντικείμενο μελέτης το γενιτσαρικό σώμα στη Θεσσαλονίκη κατά τον 18ο και τις πρώτες δεκαετίες του 19ου αιώνα. Απομακρυνόμενη από μια προσέγγιση που περιορίζεται στα αμιγώς στρατιωτικά χαρακτηριστικά του γενιτσαρικού θεσμού, η διδακτορική διατριβή έχει ως στόχο την κριτική διερεύνηση της δράσης των γενιτσάρων και των δικτύων τους στην πόλη και την ύπαιθρό της, με έμφαση στον κοινωνικό, οικονομικό και πολιτικό τους ρόλο. Η έρευνα βασίστηκε κυρίως σε αδημοσίευτο οθωμανικό αρχειακό υλικό, όπως ιεροδικαστικούς κώδικες, μισθολογικά και απογραφικά κατάστιχα, αυτοκρατορικά διατάγματα και αναφορές των τοπικών αρχών, ενώ συμπληρωματικά αξιοποιήθηκε η γαλλική προξενική αλληλογραφία
The modal family of the Fourth Mode in Byzantine kalophonic compositions 13th–15th centuries
No full textThe PhD dissertation focuses on the analytical study of two kalophonic stichera belonging to the modal family of the Fourth Mode, “Mathita tou Sotiros” and “Christou Stavros Tetrameris.” The first part delineates the historical and theoretical framework of the Kalophonic period (13th–15th centuries), highlighting its principal melopoioi (composers), as well as the theoretical perspectives concerning the structure and evolution of the Fourth Mode as attested in the major Byzantine theoretika (music treatises) of the era. It also includes a brief overview of the existing bibliography and the compilation, in the form of a database, of the kalophonic compositions that belong to this modal family. The second part presents a detailed musicological investigation of the two selected compositions. For each piece, a comparison of the sources and a palaeographic analysis are conducted, followed by a multiperspectival and modal analysis. The research concludes with general observations that summarize the principal musicological and palaeographic findings. Finally, the sources, auxiliary materials, and complete bibliography are presented at the end of the study. Finally, a comprehensive list of sources, auxiliary material, and bibliography is appended, providing the necessary documentation to support further research into the kalophonic tradition of the Byzantine chant corpus.Η διδακτορική διατριβή εστιάζει στην ανάλυση δύο καλοφωνικών στιχηρών της οικογένειας του τετάρτου ήχου, «Μαθητὰ τοῦ Σωτῆρος» και «Χριστοῦ Σταυρὸς τετραμερής». Στο πρώτο μέρος παρουσιάζεται το ιστορικό και θεωρητικό πλαίσιο της εποχής της Καλοφωνίας (13ος–15ος αιώνας), οι σημαντικότεροι μελοποιοί της, οι θεωρητικές προσεγγίσεις σχετικά με την οικογένεια του τετάρτου ήχου, όπως αυτές αποτυπώνονται στα μουσικοθεωρητικά συγγράμματα της εποχής, και γίνεται σύντομη επισκόπηση της υπάρχουσας βιβλιογραφίας και καταγραφή υπό μορφή βάσης δεδομένων των καλοφωνικών μαθημάτων που απαντώνται στην οικογένεια του τετάρτου ήχου. Στο δεύτερο μέρος ακολουθεί η αναλυτική μουσικολογική προσέγγιση των δύο επιλεγμένων μαθημάτων. Για κάθε ένα πραγματοποιείται αντιπαραβολή πηγών και παλαιογραφική ανάλυση. Στη συνέχεια εφαρμόζεται πολυπρισματική και τροπική ανάλυση. Η έρευνα ολοκληρώνεται με τη διατύπωση γενικών συμπερασμάτων που συνοψίζουν τις μουσικολογικές και παλαιογραφικές παρατηρήσεις. Στο τέλος παρατίθενται οι πηγές, τα βοηθήματα και η βιβλιογραφία
Molecular analysis of the ribosome trasncriptome during erythropoiesis and -omics analyses for the pharmacological exploitation in ribosomopathies
No full textErythropoiesis remains a complex biological process with several unresolved aspects, particularly regarding the molecular transitions that accompany its progression. A deeper understanding of the mechanisms connected with erythroid differentiation could contribute to the development of novel therapeutic targets for related pathologies. This dissertation investigates the transcriptomic landscape of MEL cells, an established cellular model of erythropoiesis with the aim of identifying genes that may serve as potential drug targets. During differentiation induced by HMBA, activation of signaling pathways associated with cell-cycle arrest and hemoglobin synthesis was confirmed, reflecting the transition toward a mature erythrocyte phenotype. Comprehensive analysis of Ribosome-Associated Proteins (RAPs) at both the proteomic and transcriptomic levels revealed an up-regulation of RAPs implicated in heme biosynthesis and a down-regulation of RAPs involved in rRNA processing and ribosome biogenesis. STEAP3 was selected to be furtherly explored as a potential RAP. Prior to differentiation, STEAP3 was detected within monosomes (80S) and free ribosomal subunits (40S, 60S), while it was absent in polysomes. Post induction, STEAP3 was no longer present in any ribosomal fraction. Furthermore, immunoprecipitation assays demonstrated an interaction between STEAP3 and translation-associated factors (e.g., EIF3a), suggesting a new role for STEAP3 as a regulator of translational activity. Moreover, silencing of the Steap3 gene in MEL cells caused extensive remodeling of both transcriptomic and proteomic profiles, including the activation of multiple erythroid markers, the induction of several ferroptosis-promoting factors, and a decrease in several ferroptosis inhibitors. In parallel, the effect of compound 001, an antagonistic molecule targeting STEAP3, was examined. Its action recapitulated the effects of Steap3 silencing. Although the level of response varied among the markers analyzed, compound 001 consistently induced a notable increase in β-globin expression at both the transcript and protein levels. This observation suggests that compound 001 may facilitate the onset of erythroid differentiation and represents a promising lead for further investigation. Moreover, ferroptosis markers were evaluated during HMBA-induced differentiation of MEL cells. The observed up-regulation of ferroptosis inducers and down-regulation of inhibitors support the notion that ferroptosis may constitute a physiological, concomitant mechanism of erythropoiesis. This hypothesis was further tested through treatment with erastin, a well-known ferroptosis inducer, which led to a modest increase in erythroid markers; however, its pronounced cytotoxic stress appeared to outweigh any differentiating potential. Collectively, this work characterizes STEAP3 as an enzyme with a multifactional role in erythropoiesis, influencing translational control, ribosome biogenesis, and ferroptotic signaling. At the same time, compound 001 emerges as a promising pharmacological candidate. These findings provide new insights for the development of targeted therapeutic strategies in disorders of erythropoiesis.Η ερυθροποίηση εξακολουθεί να αποτελεί μια βιολογική διεργασία με αρκετά αναπάντητα ερωτήματα, ιδίως σε ό,τι αφορά τις μοριακές μεταβολές που λαμβάνουν χώρα κατά την πρόοδό της. Η σε βάθος κατανόηση των μηχανισμών που διέπουν την ερυθροδιαφοροποίηση μπορεί να συμβάλει ουσιαστικά στην ανάπτυξη νέων θεραπευτικών στόχων και φαρμακολογικών παρεμβάσεων για παθήσεις που σχετίζονται με αυτή. Η παρούσα διατριβή εστίασε στη μελέτη του μεταγραφώματος των κυττάρων MEL, ενός καθιερωμένου κυτταρικού μοντέλου για την ερυθροποίηση, με στόχο τον εντοπισμό πιθανών γονιδίων που θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως φαρμακευτικοί στόχοι. Αρχικά, επιβεβαιώθηκε ότι κατά τη διαφοροποίηση με τον επαγωγέα HMBA ενεργοποιούνται μονοπάτια που συνδέονται με την καταστολή του κυτταρικού κύκλου και τη σύνθεση της αιμοσφαιρίνης, γεγονότα που αντικατοπτρίζουν τη μετάβαση προς το φαινότυπο του ώριμου ερυθροκυττάρου. Η ανάλυση του συνόλου των RAPs (Ribosome Associated Proteins), σε επίπεδο πρωτεΐνης και μεταγραφώματος ανέδειξε την αύξηση των RAPs που σχετίζονται με τη βιοσύνθεση της αίμης ενώ καταγράφηκε μείωση των RAPs που συμμετέχουν στην επεξεργασία του rRNA και στη βιογένεση των ριβοσωμάτων. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στη μελέτη της πρωτεΐνης STEAP3, ως πιθανής RAP. Πριν από την έναρξη της διαφοροποίησης, η STEAP3 ανιχνεύθηκε στα μονοσώματα (80S) και στις ελεύθερες υπομονάδες (40S, 60S), όχι όμως στα πολυσώματα. Μετά την έναρξη της επαγωγής, δεν εντοπίστηκε πλέον σε κανένα από τα ριβοσωμικά κλάσματα. Επιπλέον, μέσω ανοσοκατακρήμνισης παρατηρήθηκε αλληλεπίδραση της STEAP3 με παράγοντες που εμπλέκονται στη μετάφραση (π.χ. EIF3a), γεγονός που υποδηλώνει έναν πιθανό νέο ρόλο της STEAP3, ως ρυθμιστή της μεταφραστικής δραστηριότητας. Η αποσιώπηση του γονιδίου Steap3 στα κύτταρα MEL οδήγησε σε εκτεταμένες μεταβολές τόσο στο μεταγραφικό όσο και στο πρωτεϊνικό προφίλ τους. Καταγράφηκε ενεργοποίηση διαφόρων δεικτών της ερυθροποίησης, αλλά και αύξηση ορισμένων επαγωγέων της φερρόπτωσης, σε συνδυασμό με μείωση ορισμένων αναστολέων της. Παράλληλα, διερευνήθηκε η δράση της ένωσης 001, ενός ανταγωνιστικού μορίου της STEAP3, η οποία εμφάνισε προφίλ παρόμοιο με την αποσιώπηση του γονιδίου. Αν και η ένταση της επίδρασης διαφοροποιήθηκε ανάλογα με τον υπό μελέτη δείκτη, η ένωση 001 προκάλεσε αξιοσημείωτη αύξηση της β-σφαιρίνης τόσο σε μεταγραφικό όσο και σε πρωτεϊνικό επίπεδο. Το εύρημα αυτό ενδέχεται να υποδηλώνει ότι η ένωση 001 μπορεί να συμβάλλει στην έναρξη της διαφοροποίησης και αποτελεί υποσχόμενο μόριο για περαιτέρω μελέτη. Επιπλέον, διερευνήθηκαν δείκτες της φερρόπτωσης κατά τη διαφοροποίηση των κυττάρων MEL παρουσία του παράγοντα HMBA. Τα αποτελέσματα κατέδειξαν αύξηση ορισμένων επαγωγέων και μείωση ορισμένων αναστολέων της φερρόπτωσης, στοιχείο που ενισχύει την υπόθεση ότι η φερρόπτωση μπορεί να αποτελεί φυσιολογικό συνοδό μηχανισμό της ερυθροποίησης. Η υπόθεση αυτή εξετάστηκε περαιτέρω με τη χορήγηση της εραστίνης, γνωστού επαγωγέα της φερρόπτωσης, η οποία προκάλεσε ήπια αύξηση δεικτών της ερυθροποίησης. Ωστόσο, η ισχυρή στρεσογόνος δράση της φαίνεται να υπερκάλυψε την πιθανή διαφοροποιητική της ικανότητα. Συνολικά, στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε η STEAP3 ως ένα ένζυμο με πολυδυάστατο ρυθμιστικό ρόλο που πιθανώς επηρεάζει τη διαδικασία της ερυθροποίησης, στο επίπεδο της μεταφραστικής ρύθμισης, της βιογένεσης ριβοσωμάτων και μέσα από την οδό της φερρόπτωσης. Παράλληλα, η ένωση 001 φαίνεται ένα υποσχόμενο μόριο ενδεχομένως με δυνατότητα να αξιοποιηθεί φαρμακολογικά. Τα ευρήματα αυτά δημιουργούν νέες προοπτικές για την ανάπτυξη στοχευμένων παρεμβάσεων σε διαταραχές της ερυθροποίησης
The prognostic value of novel echocardiographic and laboratory indices in patients with first acute myocardial infarction
No full textBackground: Despite advances in percutaneous management of acute myocardial infarction (AMI), patients continue to face a high risk of adverse cardiovascular events. These patients present at different clinical stages of the disease, with variable extent of myocardial injury and systemic inflammation. As advanced stages of AMI are associated with poorer outcomes, early risk stratification using echocardiographic parameters and dynamic inflammatory indices may significantly improve prognostic assessment. Aim and Methods: The aim of this prospective study was to identify prognostic laboratory biomarkers and novel echocardiographic indices of left (LV) and right ventricular (RV) function, and to explore their incremental prognostic value beyond established parameters in patients with a first AMI. Echocardiographic assessment was performed within 24 hours after reperfusion. The dynamic inflammatory response was evaluated using the rate of C-reactive protein increase (CRPv = [2nd CRP – admission CRP]/time interval between measurements). The primary composite endpoint of cardiovascular mortality, nonfatal AMI, and hospitalization for heart failure was evaluated for CRPv and for LV Global Work Index (GWI), while in-hospital mortality was assessed for RV GLS and TAPSE/PASP. Results: 611 patients were enrolled, 604 of whom had CRPv measurements (mean age 62.0 ± 11.8 years, 78.9% male). CRPv was independently associated with the composite endpoint (aHR 1.226, 95% CI 1.102–1.364, p<0.001) and significantly improved the prognostic performance of the base model (p<0.001). The survival rate was significantly lower in patients with CRPv≥1.36 mg/L/h compared to those below this threshold (66.7% vs 85.5%, log-rank p<0.001).In a subgroup of 300 patients, RV GLS was the strongest RV echocardiographic parameter predicting in-hospital mortality (AUC 0.905, 95% CI 0.862–0.938). The addition of RV GLS to LVEF and the GRACE risk score resulted in a significant increase in χ² (χ² =39.171, p=0.006), highlighting its incremental prognostic value. The RV-PA uncoupling (TAPSE/PASP ≤ 0.49 mm/mmHg) was identified in 17.3% in a subgroup of 300 patients. Incorporating RV–PA uncoupling into a clinical model including GRACE risk score, NT-proBNP, LV and RV indices significantly improved the prediction of in-hospital mortality (χ²=101.74, p<0.001). In a subgroup of 415 STEMI patients, LV GWI (<863.27 mmHg%) independently predicted the composite endpoint (aHR 0.998, 95% CI 0.997–0.999, p=0.013), improving model discrimination (χ²=104.503, p=0.021). Patients with LV GWI<863.27 mmHg% had significantly lower survival rate compared to those above the threshold (χ²=62.602, log-rank p<0.001). Conclusion: CRPv, RV functional indices (RV GLS and TAPSE/PASP), and left ventricular myocardial work (LV GWI) were identified as strong and independent prognostic markers in patients with a first AMI. Beyond their prognostic value, the findings of this study underscore, for the first time, the importance of an integrated approach that combines inflammatory activity, myocardial deformation, and the important role of right ventricular function, thereby offering a more comprehensive understanding of the complex process of post-infarction remodeling. Incorporating these parameters into clinical risk models may significantly improve patient risk stratification and guide personalized strategies for secondary prevention, management and long-term follow-up.Θεωρητικό υπόβαθρο: Παρά τις εξελίξεις στη διαδερμική αντιμετώπιση των ασθενών με οξύ έμφραγμα μυοκαρδίου (ΟΕΜ), o κίνδυνος για καρδιαγγειακά συμβάντα παραμένει αυξημένος. Οι ασθενείς αυτοί προσέρχονται σε διαφορετικά κλινικά στάδια της νόσου και χαρακτηρίζονται από διαφορετική έκταση μυοκαρδιακής βλάβης και συστηματικής φλεγμονής. Με δεδομένο ότι προχωρημένα στάδια του ΟΕΜ σχετίζονται με δυσμενή πρόγνωση, η έγκαιρη διαστρωμάτωση των ασθενών μέσω υπερηχογραφικών παραμέτρων ή δυναμικών δεικτών φλεγμονής μπορεί να συνεισφέρει σημαντικά στην περαιτέρω διαστρωμάτωση των ασθενών αυτών. Σκοπός-Μεθοδολογία της μελέτης: Σκοπός της προοπτικής αυτής μελέτης ήταν η ανεύρεση προγνωστικών εργαστηριακών βιοδεικτών, νεότερων υπερηχογραφικών δεικτών εκτίμησης της λειτουργικότητας της αριστερής (LV) και δεξιάς κοιλίας (RV), καθώς και η διερεύνηση της επιπρόσθετης προγνωστικής αξίας τους πέραν των καθιερωμένων παραμέτρων σε ασθενείς με πρώτο ΟΕΜ. Η υπερηχογραφική αξιολόγηση πραγματοποιήθηκε εντός 24 ωρών από την επαναιμάτωση. Η δυναμικότητα της φλεγμονώδους αντίδρασης εκτιμήθηκε με τον ρυθμό αύξησης της CRP (CRPv=(2ndCRP-CRPadm)/χρονικό διάστημα μεταξύ των δύο τιμών). Η προγνωστική αξία της CRPv και του LV Global Work Index (GWI) εξετάστηκε ως προς το πρωτεύον σύνθετο καταληκτικό σημείο της καρδιαγγειακής θνητότητας, του μη θανατηφόρου ΟΕΜ και της νοσηλείας για καρδιακή ανεπάρκεια. Για τους δείκτες RV GLS και TAPSE/PASP αξιολογήθηκε η ενδονοσοκομειακή θνητότητα. Αποτελέσματα: Συμπεριλήφθησαν 611 ασθενείς, στους 604 εκ των οποίων αξιολογήθηκε η CRPv (μέση ηλικία 62,0±11,8 έτη, άνδρες 78,9%). Η CRPv συσχετίστηκε ανεξάρτητα με το σύνθετο καταληκτικό σημείο (aHR 1,226, 95% CI 1,102–1,364, p<0,001) και βελτίωσε σημαντικά την προγνωστική ικανότητα του βασικού μοντέλου (p<0,001). Οι ασθενείς με CRPv≥1,36 εμφάνισαν χειρότερη επιβίωση συγκριτικά με εκείνους με χαμηλότερες τιμές (66,7% έναντι 85,5%, log-rank p<0,001). Σε υποπληθυσμό 300 ασθενών, το RV GLS ήταν ο ισχυρότερος δείκτης της λειτουργικότητας της RV για την πρόβλεψη της ενδονοσοκομειακής θνητότητας (AUC 0,905, 95% CI 0,862–0,938), με σημαντική βελτίωση του προγνωστικού μοντέλου μετά την προσθήκη του στο LVEF και το GRACE score (χ²=39,171, p=0,006). Η αποσύζευξη RV–PA (TAPSE/PASP ≤0,49 mm/mmHg) αναδείχθηκε στο 17,3% των ασθενών και η ένταξή της στο βασικό μοντέλο βελτίωσε την προγνωστική ικανότητα της ενδονοσοκομειακής θνητότητας (χ²=101,74, p<0,001).Σε ανάλυση υποπληθυσμού 415 ασθενών με STEMI, το LV GWI (≤863,27 mmHg%) προέβλεψε ανεξάρτητα το σύνθετο καταληκτικό σημείο (aHR 0,998, 95% CI 0,997–0,999, p=0,013), ενισχύοντας τη διακριτική ικανότητα του μοντέλου (χ²=104,503 ,p=0,021). Οι ασθενείς με LV GWI≤863,27mmHg% είχαν χαμηλότερα ποσοστά επιβίωσης συγκριτικά με εκείνους με υψηλότερες τιμές (χ2=62,602, log-rank p<0,001). Συμπεράσματα: Η CRPv, οι δείκτες εκτίμησης της λειτουργικότητας της RV, (RV GLS, και TAPSE/PASP και το LV GWI, αποτελούν ισχυρούς, ανεξάρτητους προγνωστικούς παράγοντες σε ασθενείς με πρώτο ΟΕΜ. Πέρα από την προγνωστική τους αξία, τα ευρήματα της μελέτης αναδεικνύουν για πρώτη φορά τη σημασία μιας ολοκληρωμένης προσέγγισης που συνδυάζει τη φλεγμονώδη δραστηριότητα, τη μυοκαρδιακή παραμόρφωση, αλλά και τον σημαντικό ρόλο της RV, αποτυπώνοντας με μεγαλύτερη ακρίβεια την πολυπλοκότητα της αναδιαμόρφωσης μετά από ΟΕΜ. Η ενσωμάτωσή τους σε κλινικά μοντέλα μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη διαστρωμάτωση κινδύνου και να καθοδηγήσει εξατομικευμένες στρατηγικές δευτερογενούς πρόληψης, αντιμετώπισης και παρακολούθησης
Systemic dysfunctions of the national health system and informal payments in healthcare: an empirical study of users’ perspectives and strategies for policy response
No full textHealth is the most important asset of life, ensuring the well-being of society as well as its potential to develop through the interaction of its members. In Greece, both the institutional and social framework for providing health services is clearly defined, ensuring the seamless delivery of healthcare services to the broader social community. Often, healthcare policies misinterpret the uniqueness of health as a good, associating it with other goods of the economic system, producing numerous externalities that are harmful to both to public health and social cohesion. Furthermore, the successive crises (economic, migratory, pandemic, energy) have plagued the global reality for decades, giving market-driven and measurable dimensions to the good of health, significantly complicating its free provision to those in need. At the dawn of an uncertain situation for health, the economic exploitation of health by stakeholders (healthcare providers) comes into play, often producing phenomena of corruption in the provision of healthcare services. One of the most significant phenomena, with a direct and vital impact on society and the economy, is bribery – or the well-known "fakelaki". The "fakelaki", with historical roots in Eastern and Balkan countries and as a consequence of the aforementioned crises, tends to be seen as a necessary fee for accessing a variety of state services. Building on previous research and the intensification of the development of this social phenomenon, which has consistently affected the health of citizens, every aspect of the corruption phenomenon known as the "fakelaki" has been analyzed, thoroughly investigating the pathology of the healthcare system. The first part of the dissertation provides an extensive theoretical approach and analysis of the key concepts related to health, the models and functioning of healthcare systems, as well as a detailed analysis of the concepts of corruption and the shadow economy, adapting them to the healthcare sector. This is followed by an analysis of the "fakelaki" phenomenon, which constitutes the main subject matter of the doctoral dissertation. The investigation of this phenomenon extends to the empirical part of the dissertation, through research conducted on a population sample from the major urban cities of the country, drawing significant conclusions about the pathological phenomenon that undermines health, ethics, and the values of society.Η υγεία συνιστά το σημαντικότερο αγαθό της ζωής εξασφαλίζοντας στην κοινωνία την ευημερία αλλά και τη δυνατότητα να αναπτυχθεί μέσω της διάδρασης των μελών της. Στην Ελλάδα, τόσο το θεσμικό όσο και το κοινωνικό πλαίσιο παροχής υπηρεσιών υγείας είναι σαφώς οριοθετημένα, εξασφαλίζοντας την απρόσκοπτη παροχή υπηρεσιών υγείας στο ευρύ κοινωνικό σύνολο. Αρκετές φορές, οι πολιτικές παροχής υπηρεσιών υγείας παρερμηνεύουν την ιδιαιτερότητα του αγαθού της υγείας, σχετίζοντας αυτή με τα λοιπά αγαθά του οικονομικού συστήματος, παράγοντας πλήθος εξωτερικοτήτων που αποδεικνύονται επιβλαβείς για την υγεία του πληθυσμού και τη συνοχή της κοινωνίας. Επιπρόσθετα, οι αλλεπάλληλες κρίσεις (οικονομική, μεταναστευτική, πανδημική, ενεργειακή) ταλανίζουν επί σειρά δεκαετιών το παγκόσμιο γίγνεσθαι, προσδίδοντας αγοραίες και μετρήσιμες διαστάσεις στο αγαθό της υγείας, δυσκολεύοντας σημαντικά την ελεύθερη παροχή του στους έχοντες ανάγκη. Στο λυκαυγές μιας αβέβαιης κατάστασης για την υγεία, έρχεται να προστεθεί και η οικονομική εκμετάλλευση της υγείας από τους δρώντες (παρόχους υπηρεσιών υγείας), οι οποίοι παράγουν φαινόμενα διαφθοράς στην προσφορά υπηρεσιών υγείας. Ένα από τα σημαντικότερα φαινόμενα που έχει άμεσο και ζωτικό αντίκτυπο στην κοινωνία και στην οικονομία, συνιστά ο χρηματισμός – μέσω του φαινομένου «φακελάκι». Το «φακελάκι» με ιστορικές καταβολές από ανατολικές και βαλκανικές χώρες και ως απόρροια των προαναφερόμενων κρίσεων, τείνει να θεωρηθεί απαραίτητο αντίτιμο πρόσβασης σε πλήθος υπηρεσιών του κράτους. Έχοντας έναυσμα παλιότερες έρευνες , αλλά και την εντατικοποίηση της εξέλιξης του κοινωνικού φαινομένου που πλήττει διαχρονικά την υγεία των πολιτών, αναλύθηκε κάθε πτυχή της διαφθοράς που ακούει στο όνομα «φακελάκι», ερευνώντας εις βάθος την παθογένεια του συστήματος υγείας. Στο πρώτο μέρος της διατριβής αποτυπώνεται μια εκτενής θεωρητική προσέγγιση και ανάλυση των σημαντικότερων εννοιών που αφορούν την υγεία, των μοντέλων και της λειτουργίας των συστημάτων υγείας αλλά και μια ενδελεχής ανάλυση των εννοιών της διαφθοράς και της παραοικονομίας προσαρμοζόμενες στον τομέα της υγείας. Έπειτα, ακολουθεί ανάλυση για το φαινόμενο «φακελάκι» το οποίο συνιστά βασικό θεματικό αντικείμενο της διδακτορικής διατριβής. Η διερεύνηση του φαινομένου επεκτείνεται στο εμπειρικό μέρος της διατριβής, μέσω έρευνας σε δείγμα πληθυσμού στις μεγαλύτερες αστικές πόλεις της χώρας, εξάγοντας σημαντικά συμπεράσματα για το παθογενές φαινόμενο που διαβρώνει την υγεία, την ηθική και τις αξίες της κοινωνίας
Comparative study of neonatal exposure after cesarean section versus vaginal delivery in infections
No full textPregnancy is characterized by significant biological changes that support fetal development, including alterations in the maternal microbiome. The vaginal microbiota, in particular, plays a critical role in protecting both the mother and fetus from microbial and viral infections. During pregnancy, the vaginal microbiome undergoes a shift toward reduced diversity and increased stability, with potential implications for pregnancy outcomes. Disruptions in this delicate balance, such as microbial infections, can lead to complications like preterm birth, which remains a leading cause of neonatal morbidity and mortality. This study investigates the impact of vaginal infections on pregnancy outcomes, with a specific focus on the potential role of a novel intervention, vaginal immersion. Through a retrospective analysis, we examine the safety and efficacy of vaginal immersion as a therapeutic technique, as well as its influence on the vaginal microbiome and subsequent pregnancy outcomes. The aim of this study is to establish guidelines for the safe application of vaginal immersion, explore its potential benefits, and contribute to the growing body of research on maternal microbiome management. Our findings have the potential to inform future clinical practices and provide insights into novel strategies for mitigating preterm birth and improving neonatal health.Η εγκυμοσύνη χαρακτηρίζεται από βαθιές βιολογικές αλλαγές που υποστηρίζουν την ανάπτυξη του εμβρύου, συμπεριλαμβανομένων των τροποποιήσεων στο μικροβίωμα της μητέρας. Η κολπική μικροβιακή χλωρίδα, ειδικότερα, διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στην προστασία τόσο της μητέρας όσο και του εμβρύου από μικροβιακές και ιογενείς λοιμώξεις. Κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης, το κολπικό μικροβίωμα υφίσταται μια μετατόπιση προς μειωμένη ποικιλομορφία και αυξημένη σταθερότητα, μια διαδικασία που έχει σημαντικές επιπτώσεις στην έκβαση της κύησης. Διαταραχές αυτής της εύθραυστης ισορροπίας, όπως οι μικροβιακές λοιμώξεις, μπορούν να οδηγήσουν σε επιπλοκές όπως ο πρόωρος τοκετός, που παραμένει κύρια αιτία νεογνικής νοσηρότητας και θνησιμότητας.Η παρούσα μελέτη διερευνά την επίδραση των κολπικών λοιμώξεων στην έκβαση της εγκυμοσύνης, με ιδιαίτερη έμφαση στον πιθανό ρόλο μιας νέας θεραπευτικής παρέμβασης — της κολπικής σποράς. Μέσω αναδρομικής ανάλυσης, αξιολογούμε την ασφάλεια και αποτελεσματικότητα της κολπικής εμβάπτισης ως θεραπευτικής μεθόδου, καθώς και την επίδρασή της στο κολπικό μικροβίωμα και στη μετέπειτα έκβαση της εγκυμοσύνης. Στόχος της μελέτης είναι η καθιέρωση οδηγιών για την ασφαλή εφαρμογή της κολπικής εμβάπτισης, η διερεύνηση των πιθανών ωφελειών της και η συμβολή στη διευρυνόμενη επιστημονική γνώση σχετικά με τη ρύθμιση του μικροβιώματος της μητέρας. Τα ευρήματά μας αποσκοπούν στο να ενημερώσουν μελλοντικές κλινικές πρακτικές και να προσφέρουν νέες προοπτικές για τη μείωση των πρόωρων τοκετών και τη βελτίωση της νεογνικής υγείας
Efficient quantum battery charging and state engineering with optimal control
No full textModern quantum science and technology promise in the near future the development of devices capable to revolutionize areas like computing, communications, sensing and energy storage, by taking advantage of the quantum mechanical principles. At the heart of these exotic applications lies the problem of efficient quantum state preparation. This thesis exploits advanced methods from quantum optimal control to address key challenges in quantum state preparation, with an emphasis on the emerging application of quantum energy storage, moving from simpler systems towards systems of higher complexity. We begin by solving the minimum-time optimal control problem for generating a uniform superposition in a two-level quantum system, a state which is extensively used in Grover's quantum search algorithm, using bounded transverse control field. We rigorously derive optimal bang-bang pulse sequences for all the ratios of maximum control amplitude and constant detuning. Next, we address the problem of efficient population transfer in a dissipative three-level -system, which is important for quantum sensing. We map this problem to the simpler problem of optimally controlling a classical harmonic oscillator, which can be solved analytically, and then confirm numerically that this solution can achieve near-optimal population transfer in the original quantum system, approaching optimal performance for longer durations. We then turn our attention to the fast charging of quantum batteries, devices which exploit the principles of quantum mechanics for energy storage, composed of coupled spins with Ising interaction between nearest neighbors. We study two quantum batteries, a spin pair and a three-spin chain, embedded in the usual nuclear magnetic resonance framework with constant longitudinal field and transverse control field with time-dependent amplitude and phase. For both systems we elucidate the crucial role that plays the ratio of the Ising coupling to the constant longitudinal field in determining the initial ground state and the charging process. For a transverse control field with carrier frequency selected to bring on resonance the initial state to the target spin-up state of highest energy, we distinguish two cases. For weak coupling, where the initial ground state is the spin-down state, the optimal control amplitude is equal to its maximum value throughout and the phase is properly modulated with time, while the full charging duration tends to zero as the amplitude upper bound increases. For strong coupling, where the initial ground state is a Bell state for the spin pair and the one-excitation Dicke state |W> for the spin chain, the optimal control amplitude may contain singular intervals during which it is switched off and the field phase is immaterial. In this case, the full charging time appears to approach a non-zero value as the upper control bound increases. Overall, the results obtained in this thesis unify theoretical insights from optimal control with important applications in quantum technologies.Η σύγχρονη κβαντική επιστήμη και τεχνολογία υπόσχονται στο εγγύς μέλλον την ανάπτυξη συσκευών ικανών να φέρουν επανάσταση σε τομείς όπως η πληροφορική, οι επικοινωνίες, οι αισθητήρες και η αποθήκευση ενέργειας, αξιοποιώντας τις αρχές της κβαντομηχανικής. Στην καρδιά αυτών των εξωτικών εφαρμογών βρίσκεται το πρόβλημα της αποτελεσματικής προετοιμασίας των κβαντικών καταστάσεων. Αυτή η διατριβή αξιοποιεί προηγμένες μεθόδους από τον κβαντικό βέλτιστο έλεγχο για να αντιμετωπίσει βασικές προκλήσεις στην προετοιμασία κβαντικών καταστάσεων, δίνοντας έμφαση στην αναδυόμενη εφαρμογή της κβαντικής αποθήκευσης ενέργειας, προχωρώντας από απλούστερα συστήματα σε συστήματα υψηλότερης πολυπλοκότητας. Ξεκινάμε λύνοντας το πρόβλημα βέλτιστου ελέγχου ελάχιστου χρόνου για τη δημιουργία μιας ομοιόμορφης υπέρθεσης σε ένα κβαντικό σύστημα δύο επιπέδων, μια κατάσταση που χρησιμοποιείται εκτενώς στον αλγόριθμο κβαντικής αναζήτησης του Grover, χρησιμοποιώντας μόνο ένα εγκάρσιο πεδίο ελέγχου περιορισμένου πλάτους. Εξάγουμε αυστηρά βέλτιστες ακολουθίες παλμών τύπου bang-bang για όλους τους λόγους μέγιστου πλάτους ελέγχου και σταθεράς αποσυντονισμού του κβαντικού ψηφίου. Στη συνέχεια, αντιμετωπίζουμε το πρόβλημα της αποτελεσματικής μεταφοράς πληθυσμού σε ένα ατομικό σύστημα τριών επιπέδων τύπου Λ με απώλειες, το οποίο είναι σημαντικό για την κβαντική ανίχνευση. Απεικονίζουμε αυτό το πρόβλημα στο απλούστερο πρόβλημα του βέλτιστου ελέγχου ενός κλασικού αρμονικού ταλαντωτή, το οποίο μπορεί να λυθεί αναλυτικά, και στη συνέχεια επιβεβαιώνουμε αριθμητικά ότι αυτή η λύση μπορεί να επιτύχει σχεδόν βέλτιστη μεταφορά πληθυσμού στο αρχικό κβαντικό σύστημα, προσεγγίζοντας τη βέλτιστη απόδοση για μεγαλύτερες χρονικές διάρκειες. Ακολούθως, στρέφουμε την προσοχή μας στο πρόβλημα της ταχείας φόρτισης κβαντικών μπαταριών, συσκευών που εκμεταλλεύονται τις αρχές της κβαντομηχανικής για την αποθήκευση ενέργειας, αποτελούμενες από συζευγμένα σπιν με αλληλεπίδραση Ising μεταξύ των πλησιέστερων γειτόνων. Μελετάμε δύο κβαντικές μπαταρίες, ένα ζεύγος σπιν και μια αλυσίδα τριών σπιν, στο συνηθισμένο πειραματικό πλαίσιο του πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού με σταθερό διαμήκες πεδίο και εγκάρσιο πεδίο ελέγχου με χρονικά εξαρτώμενο πλάτος και φάση. Και για τα δύο συστήματα αναδεικνύουμε τον κρίσιμο ρόλο που παίζει ο λόγος της σύζευξης Ising προς το σταθερό διαμήκες πεδίο στον προσδιορισμό της αρχικής θεμελιώδους κατάστασης και της βέλτιστης διαδικασίας φόρτισης. Για ένα εγκάρσιο πεδίο ελέγχου με φέρουσα συχνότητα που επιλέγεται για να φέρει σε συντονισμό την αρχική κατάσταση με την κατάσταση-στόχο της υψηλότερης ενέργειας, όπου όλα τα σπιν βρίσκονται στην άνω κατάσταση, διακρίνουμε δύο περιπτώσεις. Στην περίπτωση ασθενούς σύζευξης, όπου η αρχική θεμελιώδης κατάσταση είναι αυτή με όλα τα σπιν κάτω, το βέλτιστο πλάτος ελέγχου είναι σταθερά ίσο με τη μέγιστη επιτρεπτή τιμή καθ' όλη τη διάρκεια και η φάση διαμορφώνεται κατάλληλα με τον χρόνο, ενώ η διάρκεια πλήρους φόρτισης τείνει προς το μηδέν καθώς αυξάνεται το άνω όριο του πλάτους. Στην περίπτωση ισχυρής σύζευξης, όπου η αρχική θεμελιώδης κατάσταση είναι μια κατάσταση Bell για το ζεύγος σπιν και η κατάσταση Dicke |W> μίας διέγερσης για την αλυσίδα με τα τρία σπιν, το βέλτιστο πλάτος ελέγχου μπορεί να περιέχει ιδιάζοντα διαστήματα κατά τα οποία μηδενίζεται, οπότε και η φάση του πεδίου σε αυτά δεν παίζει ρόλο. Σε αυτήν την περίπτωση, ο χρόνος πλήρους φόρτισης φαίνεται να τείνει σε μια μη μηδενική τιμή καθώς αυξάνεται το άνω όριο του πλάτους ελέγχου. Συνολικά, τα αποτελέσματα που προέκυψαν από αυτή τη διατριβή ενοποιούν τις θεωρητικές γνώσεις από τον βέλτιστο έλεγχο με σημαντικές εφαρμογές στις κβαντικές τεχνολογίες
Mapping natural disasters and assessing impacts with the use of UAS
No full textClimate change has emerged as a predominant driver behind the escalating frequency ,magnitude, and complexity of natural disasters, exerting profound impacts on both natural ecosystems and anthropogenic systems. The progressive alteration of key climatic parameters,namely, the rise in global average temperatures, the intensification and spatial redistribution of precipitation regimes, and the continuous rise in sea levels, has significantly increased the probability and severity of a wide spectrum of hydro-meteorological and geophysical hazards. These include, but are not limited to, flood events, prolonged droughts, landslides, coastalerosion, and extreme weather phenomena. Simultaneously, a parallel rise is observed inbiological, technological, and anthropogenic risks, largely attributed to heightened human environment interactions and the unchecked urbanization of high-risk or ecologically sensitive areas. This convergence of environmental and societal vulnerabilities accentuates the urgency for integrated approaches to disaster risk assessment and mitigation. In response to these escalating challenges, the scientific and research communities are increasingly embracing the integration of advanced geospatial technologies and remote sensing tools as critical components of modern disaster management strategies. Among the most impactful of these tools are Unmanned Aircraft Systems (UASs) and Geographic Information System (GIS), which facilitate the acquisition of high-resolution, near-real-time data and enable sophisticated spatial, temporal, and statistical analyses. These technologies are pivotal not only in capturing the immediate physical extent of disaster impacts but also in enhancing the granularity and reliability of environmental monitoring and risk modeling. When employed in a coordinated and methodologically robust framework, UASs and GIS significantly contribute to informed decisionmaking, early warning systems, and the formulation of data-driven policies for disaster preparedness and response. The present doctoral research proposes and implements a comprehensive, geospatially-informed methodological framework for assessing the impacts of natural hazards, with a targeted focus on flood events. The study is empirically grounded in two case studies: the catastrophic flood event in Mandra, Greece (2017), and the flood incident inthe Lelas River basin (2020). Using systematic UAS flight campaigns and state-of-the-art GIS software, detailed spatial datasets were collected, processed, and analyzed with regard to critical hydrodynamic parameters, including flood extent, inundation depth, flow velocity, and localizedi mpact severity. Furthermore, the study incorporates Structure from Motion (SfM)photogrammetry to detect and quantify geomorphological alterations along selected river bedsegments, thereby enhancing the temporal resolution of environmental change assessments. To ensure maximum methodological accuracy and data fidelity, aerial data were supplemented with ground-truth observations in selected zones, allowing for cross-validation and calibration of the remotely sensed outputs. Data analysis was conducted using advanced photogrammetric and GIS platforms, yielding high-precision, scientifically validated representations of flood impacts and terrain evolution. The resulting methodology offers a scalable and replicable model for impact assessment, integrating both physical and spatial dimensions of disaster effects. Importantly, the proposed framework extends beyond post-event analysis to encompass forward-looking, strategic planning dimensions. By leveraging consistent data acquisition protocols and validated spatial analysis techniques, this approach facilitates the development of comprehensive disaster prevention and management plans. Ultimately, it contributes to enhancing community vresilience, reducing vulnerability, and informing sustainable territorial planning in the context of accelerating climatic and environmental transformations.Η κλιματική κρίση αποτελεί έναν από τους καθοριστικότερους παράγοντες για την αυξημένη συχνότητα και ένταση φυσικών καταστροφών, οι οποίες επηρεάζουν τόσο το φυσικό όσο και το ανθρωπογενές περιβάλλον. Η μεταβολή των κλιματικών παραμέτρων, όπως η αύξηση της θερμοκρασίας, η μετατόπιση των βροχομετρικών προτύπων και η άνοδος της στάθμης της θάλασσας, ενισχύουν την πιθανότητα εκδήλωσης πλημμυρικών φαινομένων, ξηρασιών, κατολισθήσεων και άλλων υδρομετεωρολογικών και γεωδυναμικών καταστροφών. Παράλληλα, οι βιολογικοί, τεχνολογικοί και γενικότερα ανθρωπογενείς κίνδυνοι, εντείνονται λόγω της αυξανόμενης αλληλεπίδρασης του ανθρώπου με το περιβάλλον και της αστικοποίησης ευάλωτων περιοχών. Στο πλαίσιο αυτό, η επιστημονική κοινότητα στρέφεται όλο και περισσότερο προς την αξιοποίηση σύγχρονων τεχνολογικών εργαλείων για την κατανόηση, αποτύπωσηκαι ανάλυση των φυσικών καταστροφών. Ιδιαίτερα σημαντικά εργαλεία αποτελούν τα Συστήματα μη Επανδρωμένων Αεροσκαφών, ΣμηΕΑ (Unmanned Aircraft Systems – UASs) και το Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών (Geographic Information System – GIS), τα οποία προσφέρουν υψηλής ανάλυσης δεδομένα και προηγμένες δυνατότητες επεξεργασίας χωρικών και ποσοτικών πληροφοριών. Οι τεχνολογίες αυτές συμβάλλουν ουσιαστικά στην καταγραφή του φαινομένου, την εκτίμηση των επιπτώσεων και την υποστήριξη διαδικασιών λήψης αποφάσεων για την αντιμετώπιση και πρόληψη παρόμοιων συμβάντων στο μέλλον. Η παρούσα διδακτορική διατριβή αποσκοπεί στην ανάπτυξη και εφαρμογή μιας ολοκληρωμένης μεθοδολογικής προσέγγισης για την εκτίμηση των επιπτώσεων από φυσικές καταστροφές, εστιάζοντας σε περιπτώσεις μελέτης πλημμυρικών φαινομένων. Ως μελέτες περίπτωσης επιλέχθηκαν οι πλημμύρες που σημειώθηκαν στη Μάνδρα το 2017 και στη λεκάνη του Λήλαντα ποταμού το 2020. Μέσω της χρήσης UAS και της αξιοποίησης GIS λογισμικών, πραγματοποιήθηκε συλλογή, επεξεργασία και ανάλυση δεδομένων που σχετίζονται με κρίσιμα χαρακτηριστικά των πλημμυρικών φαινομένων, όπως τα όρια πλημμύρας, το βάθος, η ταχύτητα ροής, η ένταση σφοδρότητας των επιπτώσεων σε κάθε περιοχή, καθώς και οι γεωμορφολογικές μεταβολές σε επιλεγμένες θέσης της κοίτης με την εφαρμογή της διαδικασίας Structure from Motion (SfM). Για την επίτευξη της υψηλότερης δυνατής ακρίβειας, πραγματοποιήθηκαν πτήσεις UAS στις πληγείσες περιοχές, ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις εφαρμόστηκαν και επιτόπιες παρατηρήσεις προκειμένου να διασταυρωθούν και να επικυρωθούν τα εναέρια δεδομένα. Τα αποτελέσματα επεξεργάστηκαν με χρήση εξειδικευμένων λογισμικών φωτογραμμετρίας και GIS, προσφέροντας έτσι μια επιστημονικά τεκμηριωμένη αποτύπωση του αντίκτυπου των πλημμυρών. Η μεθοδολογία αυτή λειτουργεί ως πρότυπο εκτίμησης του μεγέθους και της σοβαρότητας των επιπτώσεων, προτείνοντας μία ολιστική προσέγγιση στην αξιολόγηση φυσικών καταστροφών. Η εφαρμογή αυτής της διαδικασίας δεν περιορίζεται μόνο στην αποτίμηση των συνεπειών, αλλά επεκτείνεται και στον στρατηγικό σχεδιασμό. Μέσα από τη συστηματική καταγραφή και την αξιοπιστία των παρατηρήσεων, μπορεί να διαμορφωθεί ένα ολοκληρωμένο σχέδιο πρόληψης και διαχείρισης φυσικών καταστροφών, ενισχύοντας έτσι την ανθεκτικότητα των κοινωνιών απέναντι στις κλιματικές προκλήσεις του μέλλοντος