Sviluppo di metodologie di localizzazione nel contesto del Comprehensive Nuclear Test-Ban Treaty

Since the first underground nuclear explosion, carried out in 1958, the analysis of seismic signals generated by these sources has allowed seismologists to refine the travel times of seismic waves through the Earth and to verify the accuracy of the location algorithms (the ground truth for these sources was often known). Long international negotiates have been devoted to limit the proliferation and testing of nuclear weapons. In particular the Treaty for the comprehensive nuclear test ban (CTBT), was opened to signatures in 1996, though, even if it has been signed by 178 States, has not yet entered into force, The Treaty underlines the fundamental role of the seismological observations to verify its compliance, by detecting and locating seismic events, and identifying the nature of their sources. A precise definition of the hypocentral parameters represents the first step to discriminate whether a given seismic event is natural or not. In case that a specific event is retained suspicious by the majority of the State Parties, the Treaty contains provisions for conducting an on-site inspection (OSI) in the area surrounding the epicenter of the event, located through the International Monitoring System (IMS) of the CTBT Organization. An OSI is supposed to include the use of passive seismic techniques in the area of the suspected clandestine underground nuclear test. In fact, high quality seismological systems are thought to be capable to detect and locate very weak aftershocks triggered by underground nuclear explosions in the first days or weeks following the test. This PhD thesis deals with the development of two different seismic location techniques: the first one, known as the double difference joint hypocenter determination (DDJHD) technique, is aimed at locating closely spaced events at a global scale. The locations obtained by this method are characterized by a high relative accuracy, although the absolute location of the whole cluster remains uncertain. We eliminate this problem introducing a priori information: the known location of a selected event. The second technique concerns the reliable estimates of back azimuth and apparent velocity of seismic waves from local events of very low magnitude recorded by a trypartite array at a very local scale. For the two above-mentioned techniques, we have used the crosscorrelation technique among digital waveforms in order to minimize the errors linked with incorrect phase picking. The cross-correlation method relies on the similarity between waveforms of a pair of events at the same station, at the global scale, and on the similarity between waveforms of the same event at two different sensors of the try-partite array, at the local scale. After preliminary tests on the reliability of our location techniques based on simulations, we have applied both methodologies to real seismic events. The DDJHD technique has been applied to a seismic sequence occurred in the Turkey-Iran border region, using the data recorded by the IMS. At the beginning, the algorithm was applied to the differences among the original arrival times of the P phases, so the cross-correlation was not used. We have obtained that the relevant geometrical spreading, noticeable in the standard locations (namely the locations produced by the analysts of the International Data Center (IDC) of the CTBT Organization, assumed as our reference), has been considerably reduced by the application of our technique. This is what we expected, since the methodology has been applied to a sequence of events for which we can suppose a real closeness among the hypocenters, belonging to the same seismic structure. Our results point out the main advantage of this methodology: the systematic errors affecting the arrival times have been removed or at least reduced. The introduction of the cross-correlation has not brought evident improvements to our results: the two sets of locations (without and with the application of the cross-correlation technique) are very similar to each other. This can be commented saying that the use of the crosscorrelation has not substantially improved the precision of the manual pickings. Probably the pickings reported by the IDC are good enough to make the random picking error less important than the systematic error on travel times. As a further justification for the scarce quality of the results given by the cross-correlation, it should be remarked that the events included in our data set don’t have generally a good signal to noise ratio (SNR): the selected sequence is composed of weak events ( magnitude 4 or smaller) and the signals are strongly attenuated because of the large distance between the stations and the hypocentral area. In the local scale, in addition to the cross-correlation, we have performed a signal interpolation in order to improve the time resolution. The algorithm so developed has been applied to the data collected during an experiment carried out in Israel between 1998 and 1999. The results pointed out the following relevant conclusions: a) it is necessary to correlate waveform segments corresponding to the same seismic phases; b) it is not essential to select the exact first arrivals; and c) relevant information can be also obtained from the maximum amplitude wavelet of the waveforms (particularly in bad SNR conditions). Another remarkable point of our procedure is that its application doesn’t demand a long time to process the data, and therefore the user can immediately check the results. During a field survey, such feature will make possible a quasi real-time check allowing the immediate optimization of the array geometry, if so suggested by the results at an early stage.

Studio e sviluppo di un motore a 2 tempi diesel veloce di nuova concezione per applicazioni automobilistiche

The Department of Mechanical and Civil Engineering (DIMeC) of the University of Modena and Reggio Emilia is developing a new type of small capacity HSDI 2-Stroke Diesel engine (called HSD2), featuring a specifically designed combustion system, aimed to reduce weight, size and manufacturing costs, and improving pollutant emissions at partial load. The present work is focused on the analysis of the combustion and the scavenging process, investigated by means of a version of the KIVA-3V code customized by the University of Chalmers and modified by DIMeC. The customization of the KIVA-3V code includes a detailed combustion chemistry approach, coupled with a comprehensive oxidation mechanism for diesel oil surrogate and the modeling of turbulence/chemistry interaction through the PaSR (Partially Stirred Reactor) model. A four stroke automobile Diesel engine featuring a very close bore size is taken as a reference, for both the numerical models calibration and for a comparison with the 2-Stroke engine. Analysis is carried out trough a comparison between HSD2 and FIAT 1300 MultiJet in several operating conditions, at full and partial load. Such a comparison clearly demonstrates the effectiveness of the two stroke concept in terms of emissions reduction and high power density. However, HSD2 is still a virtual engine, and experimental results are needed to assume the reliability of numerical results.

Creazione e sviluppo di un sistema di controllo in tempo reale per un sistema fuel cell

The control of a proton exchange membrane fuel cell system (PEM FC) for domestic heat and power supply requires extensive control measures to handle the complicated process. Highly dynamic and non linear behavior, increase drastically the difficulties to find the optimal design and control strategies. The objective is to design, implement and commission a controller for the entire fuel cell system. The fuel cell process and the control system are engineered simultaneously; therefore there is no access to the process hardware during the control system development. Therefore the method of choice was a model based design approach, following the rapid control prototyping (RCP) methodology. The fuel cell system is simulated using a fuel cell library which allowed thermodynamic calculations. In the course of the development the process model is continuously adapted to the real system. The controller application is designed and developed in parallel and thereby tested and verified against the process model. Furthermore, after the commissioning of the real system, the process model can be also better identified and parameterized utilizing measurement data to perform optimization procedures. The process model and the controller application are implemented in Simulink using Mathworks` Real Time Workshop (RTW) and the xPC development suite for MiL (model-in-theloop) and HiL (hardware-in-the-loop) testing. It is possible to completely develop, verify and validate the controller application without depending on the real fuel cell system, which is not available for testing during the development process. The fuel cell system can be immediately taken into operation after connecting the controller to the process.

Relazione gestante-feto, modalità del parto e sviluppo fisico del bambino

Extensive literature outlined that the quality of the mother-foetus relationship is considered the main feature with regard to the quality of postnatal mother-infant interaction and also to the child’s psychical development. Nowadays the relationship between the pregnant woman and her foetus is viewed as the central factor of the somatic dialogue between the functioning of the maternal and the foetal organisms. This dialogue is responsible for the physic development of the child, as well as of its psychosomatic structure. Therefore the research area has necessarily had to extend to the analysis of psychological processes concerning: the pregnancy, the couple that is bound by parenthood, the influence of intergenerational dynamics. In fact, the formation of maternal identity, as well as that of the relationship between the woman and the foetus, refers to the pregnant woman’s relationship with her parents, especially with her mother. The same pregnancy, considered as a psychosomatic event, is directly influenced by relational, affective and social factors, particularly by the quality of the interiorized parental relations and the quality of the current relationships (such as that with her partner and with her family of origin). Some studies have begun to investigate the relationship between the pregnant woman and the foetus in term of “prenatal attachment” and its relationship with socio-demographic, psychological e psychopathological aspects (such as pre and post partum depression), but the research area is still largely unexplored. The present longitudinal research aimed to investigate the quality of the pregnant womanfoetus relationship by the prenatal attachment index, the quality of the interiorized relationship with woman’s parents, the level of alexithymic features and maternity social support, in relation with the modulation of the physiology of delivery and of postpartum, as well as of the physical development of the child. A consecutive sample of 62 Italian primipara women without any kind of pathologies, participated in the longitudinal study. In the first phase of this study (third trimester of the pregnancy), it has investigated the psychological processes connected to the affective investment of the pregnant women towards the unborn baby (by Prenatal Attachment Inventory), the mothers’ interiorized relationship with their own parents (by Parental Bonding Instrument), the social and affective support from their partner and their family of origin are able to supply (by Maternity Social Support Scale), and the level of alexithymia (by 20-Toronto Alexithymia Scale). In the second phase of this study, some data concerning the childbirth course carried out from a “deliverygram” (such as labour, induction durations and modalities of delivery) and data relative to the newborns state of well-being (such as Apgar and pH indexes). Finally, in the third phase of the study women have been telephoned a month after the childbirth. The semistructured interview investigated the following areas: the memory concerning the delivery, the return to home, the first interactions between the mother and the newborn, the breastfeeding, the biological rhythms achieved from newborns. From the data analysis a sample with a good level of prenatal attachment and of support social and a good capability to mental functioning emerged. An interesting result is that the most of the women have a great percentage of “affectionless control style” with both parents, but data is not sufficient to interpret this result. Moreover, considering the data relative to the delivery, medical and welfare procedures, that have been necessary, are coherent with the Italian mean, while the percentage of the caesarean section (12.9%) is inferior to the national percentage (30%). The 29% of vaginal partum has got epidural analgesia, which explains the high number (37%) of obstetrician operations (such as Kristeller). The data relative to the newborn (22 male, 40 female) indicates a good state of well-being because Apgar and pH indexes are superior to 7 at first and fifth minutes. Concerning the prenatal phase, correlation analysis showed that: the prenatal attachment scores positively correlated with the expected social support and negatively correlated with the “externally oriented thinking” dimension of alexithymia; the maternity social support negatively correlated with total alexithymia score, particularly with the “externally oriented thinking” dimension, and negatively correlated with maternal control of parental bonding. Concerning the delivery data, there are many correlations (after all obvious) among themselves. The most important are that the labour duration negatively correlated with the newborn’s index state of well-being. Finally, concerning the data from the postpartum phase the women’ assessments relative to the partum negatively correlated with the duration of the delivery and positively correlated with the assessment relative to the return to home and the interaction with the newborn. Moreover the length of permanence in the hospital negatively correlated with women’s assessments relative to the return to home that, in turn, positively correlated with the quality of breastfeeding, the interaction between the mother and the newborn and the biological regulation of the child. Finally, the women’ assessments relative to breastfeeding positively correlated with the mother-child interactions and the biological rhythms of children. From the correlation analysis between the variables of the prenatal phase and the data relative to the delivery, emerged that the prenatal attachment scores positively correlated with the dilatation stage scores and with the newborn’s Apgar index at first minute, the paternal care dimension of parental bonding positively correlated with the lengths of the various periods of childbirth like so the paternal control dimension with placental stage. Moreover, emerged that the expected social support positively correlated with the lengths of the various periods of childbirth and that the global alexithymia scores, particularly “difficulty to describe emotions” dimension, negatively correlated with total childbirth scores. From the correlation analysis between the variables of the prenatal phase and variable of the postpartum phase emerged that the total alexithymia scores positively correlated with the time elapsed from the childbirth to the breastfeeding of the child, the difficulty to describe emotions dimension of the alexithymia negatively correlated with the quality of the breastfeeding, the “externally oriented thinking” dimension of the alexithymia negatively correlated with mother-child interactions, and finally the paternal control dimension of the parental bonding negatively correlated with the time elapsed from the child to the breastfeeding of the child. Finally, from the analysis of the correlation between the data of the partum and the women’s assessments of the postpartum phase, emerged the negative correlation between the woman’s assessment relative to the delivery and the quantitative of obstetrician operations and the lengths of the various periods of childbirth, the positive correlation between the women’s assessment about the length of delivery periods and the real lengths of the same ones, the positive relation between woman’s assessment relative to the delivery and the Apgar index of children. In conclusion, there is a remarkable relation between the quality of the relationship the woman establishes with the foetus that influences the course of the pregnancy and the delivery that, in turn, influences the postpartum outcome, particularly relative to the mother-children relationship. Such data should be confirmed by heterogeneous populations in order to identify vulnerable women and to project focused intervention.

La sorpresa come fattore critico indicatore di sintonizzazione emotiva in bambini normali e con disturbi pervasivi dello sviluppo

The topic of this study is surprise, re gard as an evolutionary complex process, with manifold implication in different fields, from neurological, since aspecific correlate of surprise exist more or less at every level of neuronal processes (e.g. Rao e Ballard, 1999.), to behavioral , inasmuch a s our ability to quickly valuate(assess), recognize and learn from surprising events, are be regarded as pivotal for survival (e.g. Ranganath e Rainer, 2003). In particular this work, going from belief that surprise is really a psychoevolutive mechanism of primary relevance, has the objective to investigate if there may be a substantial connection between development of surprise' emotion and specific developmental problems, or, if in subjects with pervasive developmental disorders surprise may embody (represent) a essential mechanism of emotional tuning, and consequently if abnormalities in such process may be at the base of at least a part of cognitive and behavioural problems that determine (describe) this pathology. Theoretical reasons lead us to conside r this particular pathologic condition, recall to a broad area of research concern the comprehension of belief as marker of ability to reasons about mental states of others (i.e. Theory of Mind), and in addition, at the detection of specific subjects' diff iculty in this field. On the experimental side, as well as limited of this work, we have to compare comprehension and expression of surprise in a sample of 21 children with pervasive developmental disorders (PDD), with a sample of 35 children without deve lopmental problems, in a range of age 3-12. Method After the customary approach to become friendly with the child, an experimenter and an accomplice showed three boxes of nuts, easily to distinguish one from the other because of their different colours an d , working together with the child, the contents of one of the boxes were replaced and a different material (macaroni, pebbles) was put in the box. for the purpose of preparing a surprise for someone. At this stage, the accomplice excused himself/herself and left and the experimenter suggested to the child that he prepare another surprise, replacing the contents in the second box. When the accomplice came back, the child was asked to prepare a surprise for him by picking out the box that he thought was the right one for the purpose. After, and the child doesn't know it, the accomplice change the content of one of the boxes with candies and asked out to the children to open the box, in order to see if he show surprise. Result Date have obtain a significant difference between autistic and normal group, in all four tests. The expression of surprise too, is present in significantly lower degree in autistic group than in control group. Moreover, autistic children do not provide appropriate metarappresentative explanations. Conclusion Our outcome, with knowledge of the limit of our investigation at an experimental level (low number of the champions, no possibility of video registration to firm the expressions ) orient to consider eventuality that surprise, may be seen as relevant component, or indicative, in autistic spectrum disorders.

Turismo religioso: percorsi culturali-religiosi come leva di sviluppo territoriale

Il lavoro di tesi di dottorato, dal titolo “Turismo religioso: percorsi culturali-religiosi come leva di sviluppo territoriale”, ha preso in esame in particolare il tema dei percorsi culturali/religiosi, considerati “strategici” in una prospettiva di ricomposizione territoriale e di sviluppo locale, e considerati importanti per la promozione di nuovi flussi turistici e valorizzazione delle risorse storiche, artistiche e culturali del Salento leccese. Il lavoro di tesi affronta il tema del turismo culturale legato all’offerta del bene religioso inteso come potenziale fattore di attrazione turistica ed importante risorsa per lo sviluppo sostenibile del territorio. L’attenzione a santuari e luoghi di culto costituisce, infatti, una valida occasione di interesse per le opere d'arte in essi presenti, e rappresenta anche una possibilità di conoscenza del territorio in cui essi insistono, diventando la destinazione di un turismo colto e di qualità. Il lavoro di tesi, si propone di dimostrare come l’attenzione al motivo religioso creando mobilità, flussi di popolazione, di turisti possa diventare occasione di promozione del prodotto locale, mettendo a sistema tutte le risorse economiche presenti nel territorio. Più in dettaglio, dopo un iniziale approccio teorico al concetto di turismo culturale, turismo religioso e marketing territoriale, esso analizza lo stato dell’arte nel territorio provinciale leccese, individuando possibili itinerari turistico-religiosi nel Salento leccese rapportati ai “Cammini d’Europa”. Si propone l’itinerario turistico - e, in particolare, a quello Leucadense, noto come la “via della Perdonanza di Leuca”, che segue la via dei pellegrinaggi medioevali che si suffragavano di luoghi di sosta in chiese e cappelle dedicate alla Vergine Maria - come strumento verso cui si orientano le recenti strategie di competitività territoriale, definibile come uno strumento d’offerta turistica che mira a valorizzare elementi-risorse del territorio. Si tratta di percorsi utili a promuovere un prodotto competitivo, che presuppone l’enucleazione dell’offerta turistica locale integrata e la costruzione intorno ad essi di un territorio dotato di infrastrutture, ricettività, politiche dell’accoglienza, valorizzazione e fruizione del patrimonio culturale materiale, immateriale ed ambientale. Non mancano nel lavoro preoccupazioni legate alla sostenibilità di un tipo di turismo, che, se di massa (come è il caso delle visite al santuario di San Pio a San Giovanni Rotondo), produce gravi pressioni sull’ambiente e perciò necessita un forte impegno in termini di pubblicità, pianificazione investimenti e presume un’opportuna programmazione da parte degli enti locali in termini di offerta ricettiva, ristorativa e dotazione di infrastrutture. La coerenza degli interventi che promuovono il prodotto religioso non può prescindere da un’integrazione orizzontale tra il sistema territoriale (ambiente, paesaggio, sistemi socio-produttivi) e gli attori locali coinvolti, ai fini di un processo di valorizzazione del patrimonio culturale che produce sviluppo locale.

Democrazia partecipativa, cooperazione e sostenibilità nei processi di sviluppo locale in Ecuador. Il caso di Salinas de Guaranda

Il dibattito sullo sviluppo, che caratterizza da anni i principali tavoli di discussione politica a livello internazionale, ha via via richiamato l'attenzione sul “locale” come dimensione ottimale a partire dalla quale implementare politiche volte al miglioramento delle condizioni di vita di molte popolazioni del mondo. L'allargamento a livello globale del già esistente gap tra i “poveri” – vecchi e nuovi – ed i “ricchi” del mondo ha reso la lotta e l'alleviamento della povertà uno degli obiettivi più urgenti dei nostri giorni, ma anche più difficili da raggiungere a livello mondiale. Gran parte della povertà mondiale è povertà rurale, ovvero quella povertà che caratterizza i tanti agricoltori (campesinos) del mondo, che continuano a vivere ai margini della società e ad essere scalzati fuori da ogni possibilità di accesso al mercato per via della mancanza strutturale di risorse nella quale versano. La necessità di sopravvivere, unita all'esigenza di incorporare i veloci cambiamenti imposti dal mondo globalizzato, ha portato nel tempo queste popolazioni a perdere o a contaminare, talvolta irreparabilmente, l' “antico” rapporto con l'ambiente e la natura, fonte di vita e sostentamento, ed anche molti dei propri ancestrali aspetti culturali tradizionali che, paradossalmente, sono stati proprio gli unici elementi dimostratisi in grado di rinsaldare i legami già esistenti all'interno delle comunità e di tenere unite queste fragili realtà di fronte alle continue sfide imposte dal “cambiamento”. E' in questo contesto che si innesta l'esperienza di sviluppo proposta e presentata in questo lavoro; un'esperienza che nasce sulle Ande ecuadoriane, in un villaggio meticcio della Provincia di Bolívar, capoluogo parrocchiale di una più vasta comunità che raggruppa una trentina di villaggi, molti dei quali in toto o in prevalenza di etnia indigena quechua. Un'esperienza, quella di Salinas de Bolívar, che all'interno del panorama ecuadoriano si presenta come un esempio innovativo, coraggioso ed ambizioso di riconquista del protagonismo da parte della popolazione locale, divenendo “emblema” dello sviluppo e “immagine che guida”. Questo, in un paese come l'Ecuador, dove l'assenza di politiche efficaci a supporto del settore agricolo, da un lato, e di politiche sociali efficienti atte a risollevare le precarie condizioni di vita in cui versa la maggior parte della popolazione, soprattutto campesina, dall'altro, rende obbligatorio riflettere sull'importanza e sull'esigenza insieme di restituire spazio e vigore alle compagini della società civile che, come nell'esperienza raccontata, attraverso particolari forme organizzative di tipo socio-economico, come la Cooperazione, sono andate a colmare, seppur solo in parte, i vuoti lasciati dallo Stato dando vita a iniziative alternative rispetto al ventaglio di proposte offerte dai consueti meccanismi di mercato, fortemente escludenti, ma comunque vicine agli attori locali e più rappresentative delle loro istanze, giustificando ed avallando ancora di più la netta separazione oramai riconosciuta tra mera “crescita” e “sviluppo”, dove l'aspetto qualitativo, che va a misurare per l'appunto il benessere e la qualità di vita di una popolazione e del suo ambiente, non deve cioè cedere il passo a quello più strettamente quantitativo, a partire dal quale, se non vi è una equa redistribuzione delle risorse, quasi mai si potranno innescare processi di sviluppo duraturi e sostenibili nel tempo. L'accezione di “alternativo” sta quindi ad indicare, prima di ogni altra cosa, l'implementazione di processi di sviluppo che siano includenti e pertanto accessibili a tutti gli individui, indistintamente, e realmente concretizzabili partendo dalle risorse presenti in loco e nel rispetto di quell'insieme identitario – storico, sociale, culturale, politico, economico ed ambientale – che caratterizza ogni realtà ed ogni specifico contesto sociale ed economico del mondo. Di qui l'importanza di implementare alla base processi di governance che, attraverso la partecipazione di tutti gli attori del territorio si configurino come emanazione delle istanze degli stessi. Nel corso del lavoro si fornirà un breve ma incisivo identikit dell'Ecuador, come fondamentale cornice al caso di studio oggetto di indagine, supportata da una descrizione geografico-ambientale, sociale, culturale, politica ed economica della realtà nella quale esso si sviluppa, tanto a livello nazionale quanto più strettamente regionale. Questo esercizio sarà utile al fine di rendere più visibili e comprensibili i fattori che hanno determinato lo sviluppo e la continuità dell'esperienza dei Salineros nel lungo cammino, iniziato appena trent'anni fa, verso l'autodeterminazione e la riconquista di una libertà di scelta un tempo non lontano negata e successivamente ritrovata, che li ha resi di nuovo protagonisti del proprio presente e in grado di guardare ad un futuro diverso e possibile.

Sviluppo di biosensori: modifiche di superfici elettrodiche e sistemi di immobilizzazione enzimatica

An amperometric glucose biosensor was developed using an anionic clay matrix (LDH) as enzyme support. The enzyme glucose oxidase (GOx) was immobilized on a layered double hydroxide Ni/Al-NO3 LDH during the electrosynthesis, which was followed by crosslinking with glutaraldehyde (GA) vapours or with GA and bovine serum albumin (GABSA) to avoid the enzyme release. The electrochemical reaction was carried out potentiostatically, at -0.9V vs. SCE, using a rotating disc Pt electrode to assure homogeneity of the electrodeposition suspension, containing GOx, Ni(NO3)2 and Al(NO3)3 in 0.3 M KNO3. The mechanism responsible of the LDH electrodeposition involves the precipitation of the LDH due to the increase of pH at the surface of the electrode, following the cathodic reduction of nitrates. The Pt surface modified with the Ni/Al-NO3 LDH shows a much reduced noise, giving rise to a better signal to noise ratio for the currents relative to H2O2 oxidation, and a linear range for H2O2 determination wider than the one observed for bare Pt electrodes. We pointed out the performances of the biosensor in terms of sensitivity to glucose, calculated from the slope of the linear part of the calibration curve for enzimatically produced H2O2; the sensitivity was dependent on parameters related to the electrodeposition in addition to working conditions. In order to optimise the glucose biosensor performances, with a reduced number of experimental runs, we applied an experimental design. A first screening was performed considering the following variables: deposition time (30 - 120 s), enzyme concentration (0.5 - 3.0 mg/mL), Ni/Al molar ratio (3:1 or 2:1) of the electrodeposition solution at a total metals concentration of 0.03 M and pH of the working buffer solution (5.5-7.0). On the basis of the results from this screening, a full factorial design was carried out, taking into account only enzyme concentration and Ni/Al molar ratio of the electrosynthesis solution. A full factorial design was performed to study linear interactions between factors and their quadratic effects and the optimal setup was evaluated by the isoresponse curves. The significant factors were: enzyme concentration (linear and quadratic terms) and the interaction between enzyme concentration and Ni/Al molar ratio. Since the major obstacle for application of amperometric glucose biosensors is the interference signal resulting from other electro-oxidizable species present in the real matrices, such as ascorbate (AA), the use of different permselective membranes on Pt-LDHGOx modified electrode was discussed with the aim of improving biosensor selectivity and stability. Conventional membranes obtained using Nafion, glutaraldehyde (GA) vapours, GA-BSA were tested together with more innovative materials like palladium hexacyanoferrate (PdHCF) and titania hydrogels. Particular attention has been devoted to hydrogels, because they possess some attractive features, which are generally considered to favour biosensor materials biocompatibility and, consequently, the functional enzyme stability. The Pt-LDH-GOx-PdHCF hydrogel biosensor presented an anti-interferant ability so that to be applied for an accurate glucose analysis in blood. To further improve the biosensor selectivity, protective membranes containing horseradish peroxidase (HRP) were also investigated with the aim of oxidising the interferants before they reach the electrode surface. In such a case glucose determination was also accomplished in real matrices with high AA content. Furthermore, the application of a LDH containing nickel in the oxidised state was performed not only as a support for the enzyme, but also as anti-interferant sistem. The result is very promising and it could be the starting point for further applications in the field of amperometric biosensors; the study could be extended to other oxidase enzymes.

Caratterizzazione del legame di molecole di interesse farmaceutico alla sieroalbumina umana mediante biocromatografia e dicroismo circolare

Negli ultimi anni, un crescente numero di studiosi ha focalizzato la propria attenzione sullo sviluppo di strategie che permettessero di caratterizzare le proprietà ADMET dei farmaci in via di sviluppo, il più rapidamente possibile. Questa tendenza origina dalla consapevolezza che circa la metà dei farmaci in via di sviluppo non viene commercializzato perché ha carenze nelle caratteristiche ADME, e che almeno la metà delle molecole che riescono ad essere commercializzate, hanno comunque qualche problema tossicologico o ADME [1]. Infatti, poco importa quanto una molecola possa essere attiva o specifica: perché possa diventare farmaco è necessario che venga ben assorbita, distribuita nell’organismo, metabolizzata non troppo rapidamente, ne troppo lentamente e completamente eliminata. Inoltre la molecola e i suoi metaboliti non dovrebbero essere tossici per l’organismo. Quindi è chiaro come una rapida determinazione dei parametri ADMET in fasi precoci dello sviluppo del farmaco, consenta di risparmiare tempo e denaro, permettendo di selezionare da subito i composti più promettenti e di lasciar perdere quelli con caratteristiche negative. Questa tesi si colloca in questo contesto, e mostra l’applicazione di una tecnica semplice, la biocromatografia, per caratterizzare rapidamente il legame di librerie di composti alla sieroalbumina umana (HSA). Inoltre mostra l’utilizzo di un’altra tecnica indipendente, il dicroismo circolare, che permette di studiare gli stessi sistemi farmaco-proteina, in soluzione, dando informazioni supplementari riguardo alla stereochimica del processo di legame. La HSA è la proteina più abbondante presente nel sangue. Questa proteina funziona da carrier per un gran numero di molecole, sia endogene, come ad esempio bilirubina, tiroxina, ormoni steroidei, acidi grassi, che xenobiotici. Inoltre aumenta la solubilità di molecole lipofile poco solubili in ambiente acquoso, come ad esempio i tassani. Il legame alla HSA è generalmente stereoselettivo e ad avviene a livello di siti di legame ad alta affinità. Inoltre è ben noto che la competizione tra farmaci o tra un farmaco e metaboliti endogeni, possa variare in maniera significativa la loro frazione libera, modificandone l’attività e la tossicità. Per queste sue proprietà la HSA può influenzare sia le proprietà farmacocinetiche che farmacodinamiche dei farmaci. Non è inusuale che un intero progetto di sviluppo di un farmaco possa venire abbandonato a causa di un’affinità troppo elevata alla HSA, o a un tempo di emivita troppo corto, o a una scarsa distribuzione dovuta ad un debole legame alla HSA. Dal punto di vista farmacocinetico, quindi, la HSA è la proteina di trasporto del plasma più importante. Un gran numero di pubblicazioni dimostra l’affidabilità della tecnica biocromatografica nello studio dei fenomeni di bioriconoscimento tra proteine e piccole molecole [2-6]. Il mio lavoro si è focalizzato principalmente sull’uso della biocromatografia come metodo per valutare le caratteristiche di legame di alcune serie di composti di interesse farmaceutico alla HSA, e sul miglioramento di tale tecnica. Per ottenere una miglior comprensione dei meccanismi di legame delle molecole studiate, gli stessi sistemi farmaco-HSA sono stati studiati anche con il dicroismo circolare (CD). Inizialmente, la HSA è stata immobilizzata su una colonna di silice epossidica impaccata 50 x 4.6 mm di diametro interno, utilizzando una procedura precedentemente riportata in letteratura [7], con alcune piccole modifiche. In breve, l’immobilizzazione è stata effettuata ponendo a ricircolo, attraverso una colonna precedentemente impaccata, una soluzione di HSA in determinate condizioni di pH e forza ionica. La colonna è stata quindi caratterizzata per quanto riguarda la quantità di proteina correttamente immobilizzata, attraverso l’analisi frontale di L-triptofano [8]. Di seguito, sono stati iniettati in colonna alcune soluzioni raceme di molecole note legare la HSA in maniera enantioselettiva, per controllare che la procedura di immobilizzazione non avesse modificato le proprietà di legame della proteina. Dopo essere stata caratterizzata, la colonna è stata utilizzata per determinare la percentuale di legame di una piccola serie di inibitori della proteasi HIV (IPs), e per individuarne il sito(i) di legame. La percentuale di legame è stata calcolata attraverso il fattore di capacità (k) dei campioni. Questo parametro in fase acquosa è stato estrapolato linearmente dal grafico log k contro la percentuale (v/v) di 1-propanolo presente nella fase mobile. Solamente per due dei cinque composti analizzati è stato possibile misurare direttamente il valore di k in assenza di solvente organico. Tutti gli IPs analizzati hanno mostrato un’elevata percentuale di legame alla HSA: in particolare, il valore per ritonavir, lopinavir e saquinavir è risultato maggiore del 95%. Questi risultati sono in accordo con dati presenti in letteratura, ottenuti attraverso il biosensore ottico [9]. Inoltre, questi risultati sono coerenti con la significativa riduzione di attività inibitoria di questi composti osservata in presenza di HSA. Questa riduzione sembra essere maggiore per i composti che legano maggiormente la proteina [10]. Successivamente sono stati eseguiti degli studi di competizione tramite cromatografia zonale. Questo metodo prevede di utilizzare una soluzione a concentrazione nota di un competitore come fase mobile, mentre piccole quantità di analita vengono iniettate nella colonna funzionalizzata con HSA. I competitori sono stati selezionati in base al loro legame selettivo ad uno dei principali siti di legame sulla proteina. In particolare, sono stati utilizzati salicilato di sodio, ibuprofene e valproato di sodio come marker dei siti I, II e sito della bilirubina, rispettivamente. Questi studi hanno mostrato un legame indipendente dei PIs ai siti I e II, mentre è stata osservata una debole anticooperatività per il sito della bilirubina. Lo stesso sistema farmaco-proteina è stato infine investigato in soluzione attraverso l’uso del dicroismo circolare. In particolare, è stato monitorata la variazione del segnale CD indotto di un complesso equimolare [HSA]/[bilirubina], a seguito dell’aggiunta di aliquote di ritonavir, scelto come rappresentante della serie. I risultati confermano la lieve anticooperatività per il sito della bilirubina osservato precedentemente negli studi biocromatografici. Successivamente, lo stesso protocollo descritto precedentemente è stato applicato a una colonna di silice epossidica monolitica 50 x 4.6 mm, per valutare l’affidabilità del supporto monolitico per applicazioni biocromatografiche. Il supporto monolitico monolitico ha mostrato buone caratteristiche cromatografiche in termini di contropressione, efficienza e stabilità, oltre che affidabilità nella determinazione dei parametri di legame alla HSA. Questa colonna è stata utilizzata per la determinazione della percentuale di legame alla HSA di una serie di poliamminochinoni sviluppati nell’ambito di una ricerca sulla malattia di Alzheimer. Tutti i composti hanno mostrato una percentuale di legame superiore al 95%. Inoltre, è stata osservata una correlazione tra percentuale di legame è caratteristiche della catena laterale (lunghezza e numero di gruppi amminici). Successivamente sono stati effettuati studi di competizione dei composti in esame tramite il dicroismo circolare in cui è stato evidenziato un effetto anticooperativo dei poliamminochinoni ai siti I e II, mentre rispetto al sito della bilirubina il legame si è dimostrato indipendente. Le conoscenze acquisite con il supporto monolitico precedentemente descritto, sono state applicate a una colonna di silice epossidica più corta (10 x 4.6 mm). Il metodo di determinazione della percentuale di legame utilizzato negli studi precedenti si basa su dati ottenuti con più esperimenti, quindi è necessario molto tempo prima di ottenere il dato finale. L’uso di una colonna più corta permette di ridurre i tempi di ritenzione degli analiti, per cui la determinazione della percentuale di legame alla HSA diventa molto più rapida. Si passa quindi da una analisi a medio rendimento a una analisi di screening ad alto rendimento (highthroughput- screening, HTS). Inoltre, la riduzione dei tempi di analisi, permette di evitare l’uso di soventi organici nella fase mobile. Dopo aver caratterizzato la colonna da 10 mm con lo stesso metodo precedentemente descritto per le altre colonne, sono stati iniettati una serie di standard variando il flusso della fase mobile, per valutare la possibilità di utilizzare flussi elevati. La colonna è stata quindi impiegata per stimare la percentuale di legame di una serie di molecole con differenti caratteristiche chimiche. Successivamente è stata valutata la possibilità di utilizzare una colonna così corta, anche per studi di competizione, ed è stata indagato il legame di una serie di composti al sito I. Infine è stata effettuata una valutazione della stabilità della colonna in seguito ad un uso estensivo. L’uso di supporti cromatografici funzionalizzati con albumine di diversa origine (ratto, cane, guinea pig, hamster, topo, coniglio), può essere proposto come applicazione futura di queste colonne HTS. Infatti, la possibilità di ottenere informazioni del legame dei farmaci in via di sviluppo alle diverse albumine, permetterebbe un migliore paragone tra i dati ottenuti tramite esperimenti in vitro e i dati ottenuti con esperimenti sull’animale, facilitando la successiva estrapolazione all’uomo, con la velocità di un metodo HTS. Inoltre, verrebbe ridotto anche il numero di animali utilizzati nelle sperimentazioni. Alcuni lavori presenti in letteratura dimostrano l’affidabilita di colonne funzionalizzate con albumine di diversa origine [11-13]: l’utilizzo di colonne più corte potrebbe aumentarne le applicazioni.

Formazione, apprendimento e nuove prospettive e-learning. Lo sviluppo delle nuove tecnologie didattiche e la creazione di sistemi di apprendimento lungo l’intero arco della vita

The thesis of this paper is based on the assumption that the socio-economic system in which we are living is characterised by three great trends: growing attention to the promotion of human capital; extremely rapid technological progress, based above all on the information and communication technologies (ICT); the establishment of new production and organizational set-ups. These transformation processes pose a concrete challenge to the training sector, which is called to satisfy the demand for new skills that need to be developed and disseminated. Hence the growing interest that the various training sub-systems devote to the issues of lifelong learning and distance learning. In such a context, the so-called e-learning acquires a central role. The first chapter proposes a reference theoretical framework for the transformations that are shaping post-industrial society. It analyzes some key issues such as: how work is changing, the evolution of organizational set-ups and the introduction of learning organization, the advent of the knowledge society and of knowledge companies, the innovation of training processes, and the key role of ICT in the new training and learning systems. The second chapter focuses on the topic of e-learning as an effective training model in response to the need for constant learning that is emerging in the knowledge society. This chapter starts with a reflection on the importance of lifelong learning and introduces the key arguments of this thesis, i.e. distance learning (DL) and the didactic methodology called e-learning. It goes on with an analysis of the various theoretic and technical aspects of e-learning. In particular, it delves into the theme of e-learning as an integrated and constant training environment, characterized by customized programmes and collaborative learning, didactic assistance and constant monitoring of the results. Thus, all the aspects of e-learning are taken into exam: the actors and the new professionals, the virtual communities as learning subjects, the organization of contents in learning objects, the conformity to international standards, the integrated platforms and so on. The third chapter, which concludes the theoretic-interpretative part, starts with a short presentation of the state-of-the-art e-learning international market that aims to understand its peculiarities and its current trends. Finally, we focus on some important regulation aspects related to the strong impulse given by the European Commission first, and by the Italian governments secondly, to the development and diffusion of e-learning. The second part of the thesis (chapters 4, 5 and 6) focus on field research, which aims to define the Italian scenario for e-learning. In particular, we have examined some key topics such as: the challenges of training and the instruments to face such challenges; the new didactic methods and technologies for lifelong learning; the level of diffusion of e-learning in Italy; the relation between classroom training and online training; the main factors of success as well as the most critical aspects of the introduction of e-learning in the various learning environments. As far as the methodological aspects are concerned, we have favoured a qualitative and quantitative analysis. A background analysis has been done to collect the statistical data available on this topic, as well as the research previously carried out in this area. The main source of data is constituted by the results of the Observatory on e-learning of Aitech-Assinform, which covers the 2000s and four areas of implementation (firms, public administration, universities, school): the thesis has reviewed the results of the last three available surveys, offering a comparative interpretation of them. We have then carried out an in-depth empirical examination of two case studies, which have been selected by virtue of the excellence they have achieved and can therefore be considered advanced and emblematic experiences (a large firm and a Graduate School).