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An innovative approach to simulate thrombosis with smoothed particle hydrodynamics
No full textLa trombosi è una patologia che porta alla formazione di coaguli, che possono provocare ostruzioni arteriose e, infine, migrano attraverso il sistema cardiocircolatorio causando infarto, ictus o embolia polmonare. Il processo è abbastanza complesso ed il suo meccanismo non è ancora chiaro, essendo il risultato dell’interazione tra diversi fattori, compresa l'attivazione e l'aggregazione piastrinica, le reazioni chimiche e l'emodinamica.È fondamentale considerare e ridurre al minimo la formazione di trombi nella progettazione e realizzazione di organi artificiali, come valvole cardiache artificiali o protesi. Lo studio dell'emodinamica può fornire un supporto efficace per identificare e prevenire il rischio di trombosi.A causa della mancanza di soluzioni analitiche adeguate e della complessità degli studi sperimentali, la ricerca evolve sempre più verso l’utilizzo delle simulazioni numeriche Questa tesi mira a modellare la formazione, la crescita e l'evoluzione del trombo mediante il metodo numerico accoppiato Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) usando un modello di interazione fluido-struttura (FSI). Il modello proposto descrive le principali fasi della cascata coagulativa attraverso l'equilibrio di quattro specie biochimiche e tre tipologie di piastrine. Le particelle SPH possono passare dalla fase fluida a quella solida se sono soddisfatte delle specifiche condizioni biochimiche e fisiche. L'accoppiamento fluido-solido è modellato introducendo legami elastici tra le particelle solide senza nessuna interfaccia. Per raggiungere questo obiettivo, in primo luogo il modello viene validato confrontando i risultati numerici con i dati sperimentali disponibili in letteratura, in secondo luogo, il nuovo codice numerico è applicato per descrivere la trombosi in appendice atriale in caso di fibrillazione o come trombosi indotta in aneurismi cerebrali.Thrombosis is a pathology leading to the formation of clots, that can result in arterial obstructions and, eventually, migrate through the cardiocirculatory system causing heart attack, stroke or pulmonary embolism. The process is complex and its mechanism is still unclear, being the result of the interaction between various factors, including platelet activation and aggregation, chemical reactions, and hemodynamics.It is crucial to consider and minimise thrombosis in the design and implementation of artificial organs, such as artificial heart valves, and vascular prostheses. The study of hemodynamics can provide effective support to identify and prevent the risk of thrombosis.Due to the lack of adequate analytical solutions and the complexity of experimental studies, research increasingly evolves towards the use of computational methods.This thesis aims at modelling the formation, growth and evolution of thrombus by means of a Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) numerical method coupled with a fluid-structure interaction (FSI) model. The proposed model describes the main phases of the coagulative cascade through the balance of four biochemical species and three types of platelets. SPH particles can switch from fluid to solid phase whenspecific biochemical and physical conditions are satisfied. Fluid-solid coupling is modelled by introducing elastic binds between solid particles, without requiring detention and management of the interface between the two media.In order to reach this goal, firstly the model is validated by comparing the numerical prediction with experimental data available in the literature, secondly, it is applied to describe thrombosis formation due to relevant pathologies such as atrial fibrillation and cerebral aneurysms where the insertion of flow diverter creates thrombogenic stasis zone
Predictive Stadium Attendance Using Machine Leaning: A Case Study in Italian Football
No full textFootball is one of the most widely followed sports in Italy, and football clubs have now become fully-fledged businesses. In this context, it is of utmost importance to be able to predict match attendance. In this work, we propose a two-phase framework. In the first phase, through a survey containing a conjoint analysis, we will be able to identify fan preferences related to certain match attributes, such as weather, start time, and the day of the week on which the game is played. From the responses we gather, we will create a variable called “utility”, which is then included in
the second phase, represented by the development of ML models with the aim of predicting stadium attendance. We have evaluated this approach in collaboration with an important Italian football Team playing in the first division, using historical data for the training and testing phase. Moreover, we have also applied the proposed methodology to a match of the current season (2023-24). Generally, we can say that the proposed framework performs quite well, allowing us to predict stadium attendance in advance
Quantum interference and manipulation of entanglement in silicon wire waveguide quantum circuits
No full textIntegrated quantum photonic waveguide circuits are a promising approach to realizing future photonic quantum technologies. Here, we present an integrated photonic quantum technology platform utilizing the silicon-on-insulator material system, where quantum interference and the manipulation of quantum states of light are demonstrated in components orders of magnitude smaller than previous implementations. Two-photon quantum interference is presented in a multi-mode interference coupler, and the manipulation of entanglement is demonstrated in a Mach–Zehnder interferometer, opening the way to an all-silicon photonic quantum technology platform
L'equazione di Navier-Stokes stocastica in due dimensioni
No full textIn questo lavoro è stato svolto uno studio delle proprietà di base dell'equazione di Navier-Stokes stocastica, che rappresenta il modello più semplice dal punto di vista matematico capace di dare una descrizione probabilistica del fenomeno della turbolenza. Tale modello si ottiene aggiungendo all'equazione di Navier-Stokes deterministica un termine forzante di tipo stocastico: il vantaggio di questa scelta consiste nel fatto che essa rende disponibile per lo studio dell'equazione uno strumento noto come il calcolo di Ito. Poiché la teoria matematica è maggiormente consolidata per il problema in due dimensioni spaziali, si è scelto di limitarsi a studiare questo caso. Sempre nella ricerca di un contesto matematicamente semplice in cui affrontare il problema, si è scelto anche di considerare campi di velocità periodici e a media nulla, dato che l'utilizzo di sviluppi in serie di Fourier si rivela spesso di grande aiuto: la speranza è che, nonostante le semplificazioni, un modello di questo tipo sia già in grado di cogliere gli aspetti essenziali del fenomeno.
Per prima cosa sono stati studiati alcuni spazi di funzioni (spazi di Sobolev di funzioni periodiche a media e divergenza nulle) che rappresentano il contesto ideale in cui riformulare il problema come un'equazione differenziale stocastica ambientata in uno spazio di Hilbert. Per lo studio di un problema di questo tipo si possono quindi utilizzare strumenti propri dell'analisi funzionale, in particolare i semigruppi di operatori lineari. Con l'ausilio di tali strumenti è possibile dimostrare l'esistenza e l'unicità della soluzione dell'equazione di Navier-Stokes stocastica in due dimensioni mediante un argomento di punto fisso. Si è poi dimostrata l'esistenza di una misura invariante per il semigruppo di transizione associato al problema: in questa fase si è preferito utilizzare il metodo di Galerkin (anche se è disponibile una dimostrazione alternativa), vista l'importanza fondamentale che esso riveste nello studio dell'equazione di Navier-Stokes
Analisi quantitativa con regione di riferimento di immagini pET di tracciante [11C]PIB
No full textL'analisi quantitativa di immagini PET di tracciante [11C]PIB ha ottenuto importanti parametri fisiologici, che hanno consentito di studiare la distribuzione e il deposito di placche di beta amiloide, le quali si accumulano patologicamente nel morbo di Alzheimer. In questo lavoro sono stati utilizzati e posti a confronto diversi metodi e approcci, allo scopo di valutare le tecniche migliori per la quantificazione di immagini PET. Le analisi permettono di discriminare i soggetti sani da quelli malati, trovando le regioni cerebrali colpite dalla malattia. Le analisi sono condotte con il metodo Logan GA (graphical analysis) e con il metodo EBEGA (Empirical Bayesian Estimation in Graphical Analysis): il primo
è un metodo tradizionale, il secondo utilizza un nuovo framework Bayesiano che migliora le stime e fornisce immagini parametriche di qualità. E' stato sperimentano un approccio che utilizza una concentrazione plasmatica di popolazione, per valutare se è possibile applicare il Logan a livello ROI (region of interest) senza effettuare misure invasive dell'arteriale. Alle immagini PET di tracciante [11C]PIB è stata applicata la MVW-PCA (Masked Volumewise Principal-Component Analysis), una tecnica utile per individuare in modo automatico la reference regionope
Feasibility and economic study of a wind farm
No full textreservedPianificazione, elencazione e spiegazione dei processi necessari al fine di rendere operativo un impianto eolico per la produzione e vendita di energia rinnovabile
Field-assisted ion diffusion in dielectric matrices: Er3+ in silicate glass
No full textThe ion exchange process is used in several materials application fields for introducing high dopant doses into glass. In this frame, field-assisted techniques are particularly interesting, allowing the penetration of multivalent ions which could not diffuse into the glass matrix by simple thermal treatments. In the presented experiments, field-assisted ion diffusion of erbium in silicate glasses was performed for the first time, with the aim to define suitable methodologies for the controlled Er doping of glasses, with application in the field of rare earth-doped photonic materials for light amplification. Metallic erbium films deposited onto the substrates by the rf-sputtering technique were used as the metal ions source. Secondary ion mass spectrometry shows a partial diffusion of erbium into the glass matrix, depending on the electric field and the process temperature values, and a corresponding migration of alkaline species already present in the glass. Photoluminescence emission at 1.54 mu m was also determined in the samples
Synthesis of Nanocomposites from Pd0 and a Hyper-Cross-Linked Functional Resin Obtained from a Conventional Gel-Type Precursor
No full textHyper-cross-linked resins
stemming from a gel-type poly-chloro-
methylated poly(styrene-
co
-divinylben-
zene) resin (GT) have been investigat-
ed by a multi-methodological approach
based on elemental analysis, scanning
electron microscopy, X-ray microanaly-
sis, and solvent absorption. The hyper-
cross-linking of the parent resin was ac-
complished by Friedel–Crafts alkyla-
tion of the phenyl rings of the resins
with the chloromethyl groups. This pro-
duced a permanent pore system com-
prising both micropores (
<
2.0 nm in
diameter) and mesopores (2.2 nm). The
chloromethyl groups that did not react
in the hyper-cross-linking step were
transformed into methylmercaptan
groups and the latter were then con-
verted into sulfonic groups by oxida-
tion with hydrogen peroxide. By this
procedure the extensive permanent po-
rosity of the parent unsulfonated
hyper-cross-linked polymer (HGT) was
retained by the sulfonated polymer
(HGTS). The final exchange capacity
of HGTS was determined to be
0.36 mmolg
1
. HGTS was easily meta-
lated with Pd
II
and the subsequent re-
duction of the metal centers with either
aqueous sodium borohydride, formal-
dehyde, or dihydrogen produced three
Pd
0
/HGTS nanocomposites. The metal
nanoparticles had diameters in the 1–
6 nm range for all the nanocomposites,
as determined by TEM, but with some-
what different distributions. When
formaldehyde was used, more than
90% of the nanoparticles were less
than 3 nm and their radial distribution
throughout the polymer beads was
quite homogeneous. These findings
show that with this reducing agent the
metal nanoparticles are generated
within the pore system of the polymer
matrix, hence their size is controlled by
the dimensions of the pores of the pol-
ymeric suppor
Comparative analysis of algorithms for whole-genome assembly of pyrosequencing data
No full textNext-generation sequencing technologies have fostered an unprecedented proliferation of high-throughput sequencing projects and a concomitant development of novel algorithms for the assembly of short reads. In this context, an important issue is the need of a careful assessment of the accuracy of the assembly process. Here, we review the efficiency of a panel of assemblers, specifically designed to handle data from GS FLX 454 platform, on three bacterial data sets with different characteristics in terms of reads coverage and repeats content. Our aim is to investigate their strengths and weaknesses in the reconstruction of the reference genomes. In our benchmarking, we assess assemblers' performance, quantifying and characterizing assembly gaps and errors, and evaluating their ability to solve complex genomic regions containing repeats. The final goal of this analysis is to highlight pros and cons of each method, in order to provide the final user with general criteria for the right choice of the appropriate assembly strategy, depending on the specific needs. A further aspect we have explored is the relationship between coverage of a sequencing project and quality of the obtained results. The final outcome suggests that, for a good tradeoff between costs and results, the planned genome coverage of an experiment should not exceed 20-30
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