Ultra-Low Temperature Partial Oxidation: Detailed Kinetics, Safety, and Environmental Issues

The innovation in several industrial sectors has been recently characterized by the need for reducing the operative temperature either for economic or environmental related aspects. Promising technological solutions require the acquisition of fundamental-based knowledge to produce safe and robust systems. In this sense, reactive systems often represent the bottleneck. For these reasons, this work was focused on the integration of chemical (i.e., detailed kinetic mechanism) and physical (i.e., computational fluid dynamics) models. A theoretical-based kinetic mechanism mimicking the behaviour of oxygenated fuels and their intermediates under oxidative conditions in a wide range of temperature and pressure was developed. Its validity was tested against experimental data collected in this work by using the heat flux burner, as well as measurements retrieved from the current literature. Besides, estimations deriving from existing models considered as the benchmark in the combustion field were compared with the newly generated mechanism. The latter was found to be the most accurate for the investigated conditions and fuels. Most influential species and reactions on the combustion of butyl acetate were identified. The corresponding thermodynamic parameter and rate coefficients were quantified through ab initio calculations. A reduced detailed kinetic mechanism was produced and implemented in an open-source computational fluid dynamics model to characterize pool fires caused by the accidental release of aviation fuel and liquefied natural gas, at first. Eventually, partial oxidation processes involving light alkenes were optimized following the quick, fair, and smoot (QFS) paradigm. The proposed procedure represents a comprehensive and multidisciplinary approach for the construction and validation of accurate models, allowing for the characterization of developing industrial sectors and techniques.

Studio degli effetti di citochine a basso dosaggio (LOW DOSE) su cellule di origine animale (3T3-L1) ed umana (hASC)

Nella sindrome metabolica l’insulino-resistenza e l’obesità rappresentano i fattori chiave nello sviluppo di tale patologia, ma il principale player risulta un’infiammazione cronica di basso grado (Chronic Low Grade Inflammation) a carico del tessuto adiposo. Lo scopo di questo progetto di ricerca è quindi stato quello di testare citochine a basso dosaggio come possibile trattamento dell’infiammazione cronica. Le citochine utilizzate (GUNA®-Interleukin 4 (IL-4), GUNA®-Interleukin 10 (IL-10), GUNA®-Melatonin, GUNA®-Melatonin+GUNA®-IL-4.) sono state fornite dall’azienda GUNA S.p.a. Poiché l’infiammazione cronica a basso grado inizia in seguito ad un aumento eccessivo del tessuto adiposo, inizialmente si è valutato l’effetto su una linea di preadipociti murini (3T3-L1). Questa prima parte dello studio ha messo in evidenza come le citochine a basso dosaggio non modificano la vitalità cellulare, anche se agiscono sull’espressione e la localizzazione di vimentina e E-caderina. Inoltre IL-4 e IL-10 sembrano avere una parziale attività inibitoria, non significativa, sull’adipogenesi ad eccezione dell’espressione dell’adiponectina che appare significativamente aumentata. In ultimo i trattamenti con IL-4 e IL-10 hanno mostrato una diminuzione del contenuto di ROS e una ridotta attività antiinfiammatoria dovuta alla diminuzione di IL-6 secreto. Un’altra popolazione cellulare principale nel tessuto adiposo è rappresentata dalle ASC (Adipose Stem Cell). Per tale motivo si è proseguito valutando l’effetto che le citochine low-dose su questo citotipo, evidenziando che il trattamento con le citochine non risulta essere tossico, anche se sembrerebbe rallentare la crescita cellulare, e determina un’inibizione del processo adipogenico. Inoltre il trattamento con IL-10 sembra stimolare le ASC a produrre fattori che inducono una maggiore vasculogenesi e le induce a produrre fattori chemiotattici che determinano una maggiore capacità di rigenerazione tissutale da parte di MSC da derma. Infine, il trattamento con IL-4 e IL-10 stimola probabilmente una minore produzione di citochine pro-infiammatorie che inducono in maniera significativa una minore mobilità di cellule MSC.

Effects of stochastic hypoxia events on the benthic communities of transitional waters

Hypoxia is one of the most important and faster spreading threats to marine life and its occurrence has significantly increased in the last century. The effects of hypoxia on marine organisms and communities has mostly been studied in light of the intensity of the disturbance but not a lot of attention has been given to its interaction with other stressors and the timing of its appearance. In this thesis I started to explore these topics through laboratory and manipulative field experiments. I studied the interactive effects of thermal stress and hypoxia on a European native bivalve species (Cerastoderma edule; Linnaeus, 1758 ) and a non native one (Ruditapes philippinarum; Adams & Reeve, 1850) through a laboratory experiment performed in the Netherlands. The non native species displayed a greater tolerance to oxygen depletion than the native one. The first field experiment was performed in an Italian brackish coastal lagoon (Pialassa Baiona) and tested the effects of different timing regimes of hypoxia on the benthic community. It emerged that the main factor affecting the community is the duration of the hypoxia. The ability of the communities to recover after repeated hypoxic periods was explored in the second manipulative field experiment. We imposed three different timing regimes of hypoxia on sediment patches in Pialassa Baiona and we monitored the changes of both the benthic and the microbial communities after the disturbances. The preliminary analyses of the data from this last work suggest that the experimental manipulations caused limited detrimental effects on the communities. Overall this thesis work suggests that the duration of hypoxic events, their repetitive nature and the associated thermal stress are key factors in determining their effects on the communities and that management measures should point towards a reduction of the duration of the single hypoxic periods more than their frequency.

Comprendere come lo stato genetico di TP53 influenza la risposta al deficit indotto sul Complesso I mitocondriale come terapia anticancro

Il Complesso I (CI) mitocondriale è uno dei target metabolici più promettenti nelle terapie anti- cancro. In particolare, la metformina è un inibitore noto del CI, capace di inibire la crescita delle cellule tumorali, ma non di eradicare la patologia. Recentemente, l’associazione metformina ed ipoglicemia si è rivelata letale per i tumori, sebbene l’efficacia terapeutica del trattamento sinergico possa essere influenzata dall’accumulo di alterazioni genetiche nei più noti drivers della tumorigenesi. Abbiamo così investigato l’effetto dello stress metabolico indotto dalla restrizione di glucosio in un pannello di linee cellulari tumorali con un severo deficit sul CI e con un diverso stato genetico di TP53. Il deficit del CI associato alla carenza di glucosio inducono un abbattimento dei livelli di espressione della proteina p53 mutata, ma non della controparte wild-type. Il fenomeno biologico osservato non dipende né da un blocco trascrizionale, né dall’innesco di vie di degradazione intracellulare, come proteasoma ed autofagia. La scomparsa di p53 mutata, invece, sembra dipendere da un blocco generale della sintesi proteica, verosimilmente indotto dallo stress energetico e nutrizionale. Nella controparte p53 wild-type, invece, si osserva solo una parziale riduzione della sintesi proteica, suggerendo l’innesco di possibili vie di adattamento per compensare il danno sul CI. La carenza di amminoacidi è una caratteristica dei tumori solidi che potrebbe essere esacerbata in condizioni di deficit generali della catena respiratoria mitocondriale. In particolare, l’inibizione del CI causa auxotrofia da aspartato, metabolita limitante per la proliferazione, condizione che potrebbe generare il blocco della sintesi proteica osservato. L’incremento di espressione dei livelli del trasportatore aspartato/glutatammato mediata da p53 mutata compensa l’auxotrofia da aspartato, identificando un meccanismo di adattamento al deficit del CI. Dunque, i risultati ottenuti sottolineano l’importanza di implementare la terapia anti-complesso I nel cancro, poiché il diverso stato di p53 può alterare l’efficacia del trattamento.

Modelling spillover effects in spatial stochastic frontier analysis

In the last two decades, authors have begun to expand classical stochastic frontier (SF) models in order to include also some spatial components. Indeed, firms tend to concentrate in clusters, taking advantage of positive agglomeration externalities due to cooperation, shared ideas and emulation, resulting in increased productivity levels. Until now scholars have introduced spatial dependence into SF models following two different paths: evaluating global and local spatial spillover effects related to the frontier or considering spatial cross-sectional correlation in the inefficiency and/or in the error term. In this thesis, we extend the current literature on spatial SF models introducing two novel specifications for panel data. First, besides considering productivity and input spillovers, we introduce the possibility to evaluate the specific spatial effects arising from each inefficiency determinant through their spatial lags aiming to capture also knowledge spillovers. Second, we develop a very comprehensive spatial SF model that includes both frontier and error-based spillovers in order to consider four different sources of spatial dependence (i.e. productivity and input spillovers related to the frontier function and behavioural and environmental correlation associated with the two error terms). Finally, we test the finite sample properties of the two proposed spatial SF models through simulations, and we provide two empirical applications to the Italian accommodation and agricultural sectors. From a practical perspective, policymakers, based on results from these models, can rely on precise, detailed and distinct insights on the spillover effects affecting the productive performance of neighbouring spatial units obtaining interesting and relevant suggestions for policy decisions.

Impiego dell’ecografia ad alta risoluzione nella diagnosi di anomalie cerebrali fetali difficili. Focus sul complesso anteriore.

In questo lavoro di tesi vengono prese in esame le principali anomalie cerebrali fetali a carico del complesso anteriore, formato dal cavo del setto pellucido e dai corni frontali dei ventricoli laterali. Si è poi concentrata l’attenzione sull’oloprosencefalia e sull’obliterazione del cavo del setto pellucido, analizzando i casi che sono stati riferiti c/o la U.O. di Ostetricia e Medicina dell’Età Prenatale del Policlinico di S. Orsola – IRCCS. L’oloprosencefalia racchiude in sé uno spettro di anomalie cerebrali caratterizzate da un difetto di formazione della linea mediana con forme variabili di fusione degli emisferi cerebrali. Le forme alobari mostrano una distorsione della anatomia cerebrale, con un singolo ventricolo e sono spesso associate ad anomalie extracerebrali e del cariotipo. Nelle forme semilobari e lobari il setto pellucido è generalmente assente nei piani assiali, con corni frontali fusi ed ipoplasici, ma queste caratteristiche possono essere di difficile interpretazione ad un esame di screening. Le anomalie facciali sono invece più sfuggenti. L’obliterazione del cavo del setto consiste in un suo aspetto ecogeno, normalmente disteso da fluido; è ritenuta una variante della norma, ma queste conclusioni sono basate su casistiche limitate. Anche in questo caso abbiamo riportato l’eventuale presenza di anomalie associate ed abbiamo poi rivalutato questi bambini mediante una visita specialistica presso la U.O. di Neuropsichiatria Infantile. Nella nostra esperienza di 16 casi, la neurosonografia è stata in grado di definire la presenza o meno di anomalie cerebrali associate (1 caso di cisti interemisferiche e corpo calloso disgenetico) al pari della risonanza magnetica. Nei casi apparentemente isolati, in circa il 20% tale reperto è stato transitorio nel corso della gravidanza e non sono state riportate anomalie del cariotipo. Tutte le visite di follow up eseguite nel contesto dello studio (risultati parziali di 7/15 bambini) hanno dimostrato uno sviluppo nella norma per l’età del bambino.

Specificità, efficacia e risposte adattative mediate da mutazioni dell'oncosoppressore TP53 degli inibitori del Complesso I mitocondriale nella terapia oncologica personalizzata: dai meccanismi molecolari allo sviluppo di modelli preclinici avanzati

L'inibizione del complesso respiratorio I (CI) è una strategia antitumorale emergente, sebbene la specificità e l’efficacia di nuovi farmaci restino poco investigate. La generazione di modelli cellulari tumorali nulli per il CI rivela la specificità di EVP 4593 e BAY 872243 nell’indurre gli effetti antiproliferativi non associati all’apoptosi, selettivamente via CI, riducendo eventuali effetti collaterali. Studi preliminari in vivo evidenziano un rallentamento della crescita tumorale negli animali trattati con EVP 4593, il quale emerge come l’inibitore più potente. Per il suo ruolo nella riprogrammazione metabolica, e la sua elevata frequenza di mutazioni nelle neoplasie umane, sono stati investigati i potenziali meccanismi di adattamento alla terapia anti-CI sulla base dello stato mutazionale di TP53. L’auxotrofia da aspartato, un hallmark metabolico delle cellule tumorali con un danno al CI, causa un blocco della sintesi proteica mTORC1-dipendente nelle linee cellulari con una p53 mutata o nulla, inducendo un collasso metabolico. Viceversa, l'attivazione del sensore energetico AMPK promuove un recupero parziale della sintesi di aspartato in linee cellulari con la forma wild type di P53, che è in grado di sostenere una migliore anaplerosi attraverso SCO2, fattore di assemblaggio del complesso respiratorio IV. Al fine di traslare questi risultati in un modello preclinico, si è ottimizzato l’ottenimento di colture di tumori umani espiantati tramite il bioreattore U-CUP. Il modello scelto è stato quello di carcinoma sieroso ad alto grado dell’ovaio (HGSOC), a partire da tessuto congelato, per l’elevata frequenza di mutazioni driver in TP53. I tessuti congelati preservano l'eterogeneità delle componenti cellulari del tessuto di origine e sono caratterizzati da cellule in attiva proliferazione senza attivazione di apoptosi. Dati preliminari mostrano un trend di riduzione dell’area tumorale nei tessuti trattati con EVP 4593 e supportano l’utilizzo del modello preclinico nello studio di nuovi inibitori del CI sfruttando materiale primario di pazienti oncologici.

On the Wick product and Wong-Zakai approximations.

This thesis is a compilation of 6 papers that the author has written together with Alberto Lanconelli (chapters 3, 5 and 8) and Hyun-Jung Kim (ch 7). The logic thread that link all these chapters together is the interest to analyze and approximate the solutions of certain stochastic differential equations using the so called Wick product as the basic tool. In the first chapter we present arguably the most important achievement of this thesis; namely the generalization to multiple dimensions of a Wick-Wong-Zakai approximation theorem proposed by Hu and Oksendal. By exploiting the relationship between the Wick product and the Malliavin derivative we propose an original reduction method which allows us to approximate semi-linear systems of stochastic differential equations of the Itô type. Furthermore in chapter 4 we present a non-trivial extension of the aforementioned results to the case in which the system of stochastic differential equations are driven by a multi-dimensional fraction Brownian motion with Hurst parameter bigger than 1/2. In chapter 5 we employ our approach and present a “short time” approximation for the solution of the Zakai equation from non-linear filtering theory and provide an estimation of the speed of convergence. In chapters 6 and 7 we study some properties of the unique mild solution for the Stochastic Heat Equation driven by spatial white noise of the Wick-Skorohod type. In particular by means of our reduction method we obtain an alternative derivation of the Feynman-Kac representation for the solution, we find its optimal Hölder regularity in time and space and present a Feynman-Kac-type closed form for its spatial derivative. Chapter 8 treats a somewhat different topic; in particular we investigate some probabilistic aspects of the unique global strong solution of a two dimensional system of semi-linear stochastic differential equations describing a predator-prey model perturbed by Gaussian noise.

L'enciclopedismo di Pellegrino Prisciani nella cultura dell'Umanesimo, tra fonti inedite e tradizione critica

Il presente elaborato verte sulla figura di intellettuale dell’umanista Pellegrino Prisciani (1435ca-1518), il primo tomo, prova a ridiscutere alla luce della sua esperienza culturale la biografia, tra letteratura ed impegno politico. Chiude il tomo una lunga e articolata appendice di tutte le lettere da e per il ferrarese, che riguardano l’intera parabola di vita. Il secondo tomo prende in esame i due manoscritti miscellanei a questi attribuiti: nel primo capitolo se ne discute autorialità, datazione e contenuti, nel secondo si riflette sulla partecipazione di Pellegrino al revival antiquario del XV secolo, testimoniata tanto dalla presenza di trascrizioni di epigrafi quanto dall’uso di scritture all’antica, come le maiuscole epigrafiche. Il secondo tomo si conclude con le trascrizioni semi-integrali dei due manoscritti.

Frammenti latini tra le carte estensi: riflessioni sul contesto di riuso e catalogo descrittivo

La tesi che qui si presenta muove dall’osservazione della collezione dei Frammenti conservata presso l’Archivio di Stato di Modena, fornendo un'analisi dettagliata della sua storia archivistica fin dalle origini e dei percorsi di ricerca esplorati fino ad oggi. Un censimento condotto durante la ricerca ha inoltre rivelato circa 50 nuovi frammenti latini riutilizzati nei registri dell'Archivio Estense, che permangono in situ. Un notevole numero di frammenti dell'ASMo proviene dalle legature dei volumi del complesso archivistico estense, il quale, coprendo il periodo 1317-1797, costituisce il più ampio fondo dell'Archivio di Stato di Modena. Diversamente dalle ricerche precedenti dedicate a frammenti specifici, questa tesi adotta uno sguardo olistico, esplorando le testimonianze frammentarie legate a un medesimo contesto di riutilizzo. Il nucleo centrale si concentra sulla metodologia adoperata per ricostruire le 'provenienze archeologiche', con un focus sul riutilizzo nei registri dell'Archivio Estense. La tesi include frammenti documentari, spesso trascurati, offrendo nuove prospettive sullo studio del fenomeno del riuso, soprattutto nei domini estensi. Questo approccio sottolinea inoltre l’interdisciplinarietà intrinseca agli studi dedicati ai frammenti di manoscritti, già considerati prevalentemente secondo un’ottica paleografica e codicologica e qui sottoposti anche a un’indagine dal punto di vista dell’archivistica e della diplomatica. La tesi comprende un catalogo parziale dei frammenti pergamenacei latini provenienti dall'Archivio Estense, costruito adottando il modello di scheda descrittiva del database digitale Fragmentarium. L'analisi comprende identificazione, datazione, localizzazione dei frammenti, cui si aggiungono aspetti materiali e storico-contestuali del riuso, e il catalogo riferisce, in alcuni casi, la ricostruzione di membra disiecta. Parallelamente, si è avviato un progetto pilota per la digitalizzazione dei frammenti dell'ASMo in collaborazione con il Centro Studi ARCE dell'Università di Bologna. La tesi include una relazione sulle attività svolte, con riflessioni sulle metodologie adottate durante il progetto di digitalizzazione.