Dispositivi organ-on-chip per l' ingegnerizzazione di tessuto cardiaco destinato allo screening farmacologico

Negli ultimi anni, nell' ambito dell' ingegneria dei tessuti, ha avuto un rapido aumento la generazione di tessuti cardiaci miniaturizzati, per lo studio della fisiologia cardiaca e delle patologie. In questa tesi, viene analizzato un processo di realizzazione di un dispositivo heart-on-a-chip recentemente pubblicato da Jayne et al. Per il processo di fabbricazione dei dispositivi è stata utilizzata una combinazione di Soft Lithography e Direct Laser Writing (DLW). Quest' ultima, in particolare, ha fornito due importanti caratteristiche ai dispositivi deputati alla semina cellulare: una struttura curva lungo l’ asse verticale e strutture 3D di diverse altezze sullo stesso piano. Tramite DLW sono stati realizzati anche precisi punti di adesione per le cellule staminali pluripotenti indotte, che hanno consentito di controllare la geometria dei tessuti ingegnerizzati. In particolare, oltre al processo di fabbricazione, in questo lavoro vengono anche illustrate le procedure necessarie al fine di calibrare i microsensori utilizzati per monitorare i costrutti. La prima fase della calibrazione si occupa di determinare la responsività meccanica dei sensori di spostamento, mentre la seconda valuta quella dei sensori elettrici, deputati alla conversione di spostamenti in variazioni di resistenza elettrica.

Fabbricazione e caratterizzazione di transistor organici a effetto di campo come rivelatori di radiazione X

I semiconduttori organici presentano un enorme potenziale nella realizzazione di dispositivi scalabili su larga area su substrati flessibili, e depositabili da soluzione con tecniche a basso costo, adatti alla rivelazione diretta di radiazione ionizzante. Nella seguente tesi sono descritti i processi di fabbricazione e analisi delle prestazioni di transistor organici a effetto di campo per la rivelazione diretta di raggi X. Questi sono stati realizzati utilizzando due diversi semiconduttori organici come materiali attivi, bis-(triisopropylsilylethynyl)-pentacene, in breve TIPS-pn, e un suo derivato, bis-(triisopropylgermylethynyl)-pentacene, in breve TIPG-pn. Sono in particolare descritte la deposizione del semiconduttore organico, la caratterizzazione elettrica dei transistor fabbricati, con estrapolazione dei parametri di trasporto caratteristici, e la loro risposta quando sottoposti a radiazione X. Sono infine confrontate le performance dei rivelatori, suddivise per materiale attivo.

Caratterizzazione e simulazione di un generatore eolico di piccole dimensioni

Durante gli ultimi anni sta avendo sempre più rilevanza il problema del cambiamento climatico, dovuto principalmente all’emissione in atmosfera di gas serra. Una delle soluzioni da adottare è una transizione energetica verso fonti di energia rinnovabili e una progressiva elettrificazione di tutte le tecnologie che utilizzano ancora combustibili fossili. L’obiettivo di questa tesi di Laurea è analizzare e implementare un semplice modello in MATLAB/Simulink di una turbina eolica, conoscendo solo i dati di targa del generatore, la curva di potenza della turbina e avendo a disposizione dei dati reali di velocità del vento, potenza prodotta e velocità di rotore. Il progetto quindi consiste in un lavoro di reverse engineering in cui, partendo dai componenti reali, si cerca di ricavare, in maniera empirica e sperimentale, i parametri che ne caratterizzano il modello matematico. Successivamente è stato implementato un modello su Simulink, partendo da un modello già esistente, in cui si è simulato il comportamento della macchina, ottenendo una stima della potenza prodotta.

Studio di parametri fondamentali di transistor elettrochimici organici microfabbricati

Questo elaborato tratta il ruolo dei transistor elettrochimici microfabbricati (OECTs) nel campo della Bioelettronica. Nello specifico, il focus della tesi ruota attorno alla categoria di OECTs basati su poli(3,4-etilenediossitiofene)(PEDOT) con drogaggio a base di poli(3,4-etilenediossitiofene)(PSS) a dare il PEDOT:PSS. Nella struttura del seguente elaborato, il primo capitolo è dedicato all’introduzione dei polimeri conduttori organici; materiali che hanno suscitato interesse grazie alle loro proprietà conduttive coniugate a un’alta stabilità, costi di produzione convenienti e alta riproducibilità; infine la biocompatibilità e le proprietà di trasduzione di informazioni attinenti al campo della biologia in segnale elettronico li ha resi lo strumento di maggior interesse nel campo della bioelettronica. Particolare focus è posto sulla categoria degli OECTs basati su PEDOT:PSS, sulle loro caratteristiche, la modellizzazione ed il ruolo del polimero d’interesse. Ciò è trattato nel secondo capitolo assieme ai regimi di funzionamento di questi dispositivi. Nel seguito si sono riportate le procedure seguite per la realizzazione dei dispositivi studiati: dalla preparazione del substrato ai processi litografici mirati alla creazione di un pattern per il circuito, fino alla deposizione per spin-coating del polimero in soluzione. Si sono descritti e chiariti il ruolo degli elementi del dispositivo, quali elettrodi ed elettrolita nella conducibilità del canale. Si è proceduto a descrive il set up strumentale e la strumentazione. Nell’ultimo capitolo si descrivono le misure sperimentali svolte e si commentano i risultati. Le misure svolte sul dispositivo constano innanzitutto della caratterizzazione dello stesso, previa analisi a vari voltaggi forniti sul gate e per varie geometrie del canale.

Analisi e caratterizzazione di isolanti elettrici nanostrutturati a base polimerica per applicazioni in sistemi HVDC

I sistemi di trasporto dell’energia elettrica per lunghe distanze possono dimostrarsi convenienti attraverso l’utilizzo di cavi in corrente continua ad alta tensione (HVDC). Essi possono essere installati seguendo la classica configurazione aerea, oppure interrati, dove le difficili condizioni ambientali, possono portare alla degradazione dei materiali. I materiali polimerici che costituiscono l’isolamento del cavo sono soggetti ad invecchiamento, diventando sempre più fragili e poco affidabili sia a seguito delle condizioni ambientali che dall’applicazione dell’alta tensione, che comporta un forte campo elettrico fra la superficie del conduttore e l’isolante esterno. Per determinare l’integrità e le caratteristiche dei materiali polimerici si utilizzano tecniche diagnostiche. Molte tecniche prevedono però la distruzione del materiale, quindi se ne cercano altre non distruttive. Questa tesi studia gli effetti dell’aggiunta di un additivo alla matrice polimerica del materiale isolante, utilizzando la tecnica di spettroscopia dielettrica, la misura di conducibilità e il metodo dell’impulso elettroacustico. I provini testati sono costituiti da una matrice di polipropilene e polipropilene additivato con nitruro di boro, testati alle temperature di 20, 40, 70°C. In particolare, il primo capitolo introduce i sistemi HVDC, per poi presentare le caratteristiche e le proprietà dei materiali nanodielettrici. Nella terza parte si descrive il set sperimentale utilizzato nelle prove condotte. Nei capitoli 4 e 5 sono riportati i risultati ottenuti e la loro discussione.

Caratterizzazione delle proprietà elettriche di nanocompositi a matrice epossidica additivata con Quantum Dots

Questo elaborato prevede la caratterizzazione delle proprietà elettriche di nanocompositi a matrice epossidica additivata con Quantum Dots. Inizialmente sono state presentate le caratteristiche fondamentali dei materiali polimerici con particolare attenzione alle proprietà elettriche. In seguito, sono stati descritti i temi pratici e teorici delle misure che permettono di ottenere i risultati utili alla caratterizzazione, nello specifico: Spettroscopia Dielettrica, metodo Pulsed Electro-Acustic (PEA), Prova di Conducibilità e metodo Thermally Simulated Depolarization Current (TSDC). Le misure sono state effettuate su dei provini di resina epossidica vergine e nanocompositi Epoxy/QDsCS. Sono stati esposti i processi fondamentali che portano alla realizzazione dei diversi provini e di seguito sono stati mostrati i risultati delle misure precedentemente elencate. L’analisi e l’elaborazione dei dati ha portato alla caratterizzazione finale e permette di concludere che l’inserzione di Quantum Dots Core-Shell non provoca variazioni della conducibilità del materiale ma ne modifica le proprietà dielettriche, quali profondità di trappola e carica di spazio.

Nodo - Progetto di un dispositivo per lo sport virtuale e sistemi di antagonismo

Nodo è indaga la relazione tra il movimento del corpo umano, e le conseguenti risposte muscolari, e la loro riproduzione in condizioni di realtà mista. Attraverso la progettazione di un dispositivo casalingo che faccia da antagonista al movimento del corpo durante la pratica del pugilato a distanza, attraverso le tecnologie di aumento della realtà e quelle aptiche; ho cercato di approfondire il tema dello sport, scegliendolo come ambito di progettazione specifico.

Effetto della sabbiatura sul comportamento a fatica della lega AlSi10Mg prodotta con Laser Powder Bed Fusion e trattata termicamente

La tesi in oggetto ha lo scopo di determinare l’effetto della sabbiatura sul comportamento a fatica della lega AlSi10Mg prodotta mediante Laser Powder Bed Fusion e trattata termicamente. I parametri di processo e di trattamento termico (T5 e T6) sono stati precedentemente ottimizzati. Al fine di determinare l’effetto della sabbiatura su topografia superficiale e microstruttura dei campioni, si sono condotte molteplici analisi avvalendosi di strumenti quali profilometria, microscopia ottica ed in scansione, analisi di tensioni residue con diffrazione a raggi X e prove di durezza. Attraverso prove di fatica per flessione rotante, eseguite secondo il metodo Stair-Case per la determinazione della resistenza a fatica, e successiva caratterizzazione delle superfici di frattura si vuole correlare il difetto killer, ossia quello responsabile del cedimento per fatica, alle caratteristiche morfologiche e microstrutturali. Il difetto killer viene caratterizzato in termini di dimensione e distanza dalla superficie e per mostrare la relazione fra la dimensione del difetto killer e la resistenza a fatica si adotta il diagramma di Kitagawa-Takahashi con modellazione di Murakami ed EL Haddad. Si è evidenziato che tutti i difetti killer sono riconducibili a lack-of-fusion con dimensione superiore ai 100 μm ad una profondità compresa fra i 150 e i 200 μm, indipendentemente dal trattamento termico o meccanico applicato. In termini di fatica si osserva che il trattamento T6 conferisce al materiale migliori proprietà rispetto a quello T5. Il processo di sabbiatura, confrontato con quello di lucidatura superficiale, ha portato a miglioramenti in termini di durezza e tensioni residue di compressione, ma si è rivelato quasi ininfluente sulla resistenza a fatica. Sulla base di quanto sopra, si conferma la possibilità di applicazione della sabbiatura in ambito industriale a componenti meccanici, anche in sostituzione della lucidatura, ottenendo un beneficio anche economico.

Progettazione e ottimizzazione di un Turbo Encoder parallelo su dispositivo FPGA

In questi anni, c’è stato un grande sviluppo negli standard wireless nel mondo della televisione, della radio e delle comunicazioni mobili. Questo ha portato con sé problemi di compatibilità tra le reti wireless e ha limitato lo sviluppo di nuove funzionalità e servizi. La Software Defined Radio rappresenta una soluzione di flessibilità per affrontare questa serie di problematiche. In un sistema di comunicazione digitale, le informazioni viaggiano su un canale che è soggetto a rumore ed interferenza; perciò, per garantire robustezza e affidabilità alle applicazioni nella comunicazione digitale, i sistemi richiedono l’uso di codici di correzione degli errori, basati su schemi di codifica di canale. Esistono diverse tipologie di codici per la correzione degli errori, tra le quali il turbo codice, utilizzato nei sistemi LTE. Questo lavoro presenta la progettazione e la successiva ottimizzazione di un turbo encoder per sistemi LTE su una scheda FPGA, la quale, a differenza di altri dispositivi, meglio si presta a questo scopo, grazie alla caratteristica di riprogrammabilità. Dapprima viene presentato un turbo encoder sequenziale, il quale viene ottimizzato creandone una versione parallela. I risultati mostrano che l’architettura parallela presenta prestazioni, in termini di throughput, quattro volte migliori di quella sequenziale, a fronte di un lieve aumento dell’uso delle risorse della scheda. Confrontando questo turbo encoder ottimizzato con un progetto presente in letteratura, si nota che l’efficienza d’area risulta maggiore con un fattore circa pari a 3.

Gli aromi dei vini: origine, variabili che influenzano la percezione e approcci analitici per la loro caratterizzazione

I vini non sono tutti uguali e gli aromi ne esaltano le principali differenze. I profumi o aromi dipendono da molteplici molecole odorose (volatili) presenti nel vino in concentrazioni variabili. Esse creano interazioni complesse tra loro e definiscono l’insieme delle sensazioni olfattive, il cosiddetto “bouquet”. Le principali molecole odorose responsabili dei profumi del vino hanno soglie di percezione che variano anche di molti ordini di grandezza, sulla base dei composti che ne sono responsabili e anche della percezione soggettiva dell’assaggiatore. Riuscire a riconoscere gli aromi che caratterizzano un vino non è una pratica semplice. Servono curiosità, studio, esercizio ed un’esperienza di degustazione adeguata in modo da poter individuare e memorizzare un ampio archivio di profumi e aromi del vino e soprattutto per capirne il loro significato enologico. Questa revisione critica si è concentrata sui composti volatili che contribuiscono all'aroma del vino ed ha fornito una panoramica dei recenti sviluppi nelle tecniche analitiche per l'analisi dei volatili, compresi i metodi usati per discriminare i composti che danno i maggiori contributi all'aroma complessivo. Dopo una revisione bibliografica sulle tipologie di aromi, i difetti e le sensazioni che influiscono sulla percezione del gusto sono stati presi in esame i metodi per l’analisi strumentale della componente volatile dei vini e la degustazione con particolare attenzione all’esame olfattivo. Infine, è stata esaminata la complessità della percezione aromatica che include effetti matrice, fisiologia dell'assaggiatore, interazioni sensoriali intermodali; si è concluso che tutti questi fattori possono influenzare la volatilità dei composti, la persistenza delle percezioni sensoriali e il sapore o l’aroma complessivi percepiti, l’intensità e la qualità.

Caratterizzazione delle formazioni cicloniche associate a precipitazioni estreme sulla Sardegna

Gli eventi degli ultimi due decenni hanno mostrato come la Sardegna, in particolare il suo settore est, sia soggetta a frequenti eventi di precipitazione intensa che comportano perdita di vite umane e ingenti danni. Le alluvioni avvenute a Olbia nel 2013 o la più recente avvenuta a Bitti nel 2020 sono la dimostrazione dell’impatto che questi eventi possono avere sul territorio. Dal punto di vista della pratica previsionale di questi fenomeni intensi, è in uso presso ARPAS una classificazione dei cicloni avvenuti nel periodo compreso tra il 1957 e il 1999, che presentano configurazioni bariche simili e raggruppati in gruppi o “cluster”. Lo scopo di questo lavoro di tesi è estendere questa classificazione per il periodo 1951-1957 e 2000-2009, sulla base della configurazione sinottica in quota e al suolo in cui si sviluppano i cicloni appartenenti ai vari cluster. Tramite questa nuova classificazione, e utilizzando la temperatura superficiale media del mare, verrà analizzata la loro stagionalità e la loro durata temporale. Infine, sarà ricostruita la precipitazione legata ai diversi cluster suddividendo la precipitazione per i settori est e ovest dell’isola, per valutarne distribuzione e variabilità spaziale. I risultati mostrano come vi siano differenze tra i cicloni associati a ciascun cluster in base alle diverse configurazioni sinottiche. Un fattore importante è dato anche dalla stagione in cui i cicloni si verificano: emerge una frequenza maggiore nei mesi autunnali in cui le temperature medie mensili e l’anomalia di temperatura media risulta più alta. La distribuzione spaziale delle precipitazioni associate ai cluster conferma che le precipitazioni più intense e omogene interessano il settore est dell’isola. Poiché lo studio è basato interamente su una classificazione di tipo operativo in uso ad ARPAS, i suoi sviluppi riguardano soprattutto un maggior supporto e conoscenza previsionale degli eventi estremi sulla Sardegna.

Ma il machine interpreting sogna pecore elettroniche? Case study del dispositivo WT2 Plus in contesto reale

Il presente elaborato analizza le rese del sistema di interpretazione automatica WT2 Plus di Timekettle in un reale contesto didattico. Nello specifico, sono state condotte tre sperimentazioni presso l’Accademia Europea di Manga utilizzando due modalità di interpretazione supportate dal dispositivo. L’obiettivo è valutare la qualità di un sistema di interpretazione automatica in un contesto reale, dato che allo stato attuale mancano studi che valutino la performance di questi dispositivi nei reali contesti per i quali sono stati sviluppati. Il primo capitolo ripercorre la storia dell’interpretazione automatica, cui fa seguito la spiegazione della tecnologia alla base dei sistemi disponibili sul mercato, di cui poi si presenta lo stato dell’arte. Successivamente si delinea in breve il prossimo passaggio evolutivo nell’interpretazione automatica e si analizzano tre casi studio simili a quello proposto. Il capitolo si conclude con l’approccio scelto per valutare la performance del dispositivo. Il secondo capitolo, dedicato alla metodologia, si apre con una panoramica su WT2 Plus e sull’azienda produttrice per poi descrivere il metodo usato nelle sperimentazioni. Nello specifico, le sperimentazioni sono state condotte durante alcune delle attività previste nel normale svolgimento delle lezioni presso l’Accademia Europea di Manga con il coinvolgimento di uno studente anglofono e di due membri del personale accademico. I dati raccolti sono analizzati e discussi rispettivamente nei capitoli 3 e 4. I risultati ottenuti sembrano suggerire che il dispositivo non sia, allo stato attuale, compatibile con un reale contesto didattico, per via del quasi mancato funzionamento di una delle modalità prescelte, per il servizio di interpretazione, che risulta ancora troppo letterale, la monotonia dell’intonazione della voce automatica e infine per la traduzione quasi completamente errata della terminologia tecnica.

Relazione geologica del settore N-NE di Passo Rolle (TN) - Monte Castellazzo e caratterizzazione di un dicco mafico affiorante nell'areale di studio

Questa relazione di laurea accompagna la carta geologica e la sezione ad essa associata e discute i risultati ottenuti durante il rilevamento svolto durante la terza settimana di Giugno 2022. L’areale di studio è situato a N-NE di Passo Rolle, nella zona del Monte Castellazzo e della Cima Costazza. Qui affiorano, dal basso verso l’alto stratigrafico, le Arenarie di Val Gardena, la Formazione a Bellerophon, la Formazione del Werfen e, infine, il Complesso Indifferenziato. La maggior parte degli affioramenti considerati appartengono alla Formazione del Werfen. La successione rilevata è caratterizzata da una blanda inclinazione di strato verso NW. I contatti tra le varie Formazioni risultano stratigrafici e non viene rilevata la presenza di particolari strutture tettoniche se non nella porzione SW in cui intervengono una faglia incerta normale e una faglia certa normale con andamento NNW-SSE riconducibile al sistema di faglie associato alla linea di Passo Rolle. All’interno dell’areale affiorano anche diversi dicchi mafici di probabile età Ladinica che intrudono e tagliano la successione permotriassica. L’analisi di uno di questi ha permesso la sua caratterizzazione petrografica e geochimica tramite microscopia ottica ed elettronica (con microanalisi). La struttura è porfirica, con fenocristalli di plagioclasio e clinopirosseno che rappresentano quasi il 50% dell’area della sezione sottile considerata. Al microscopio ottico polarizzatore si osservano anche minerali opachi e cristalli di olivina quasi completamente sostituita da minerali secondari. La composizione chimica (elementi maggiori) del campione è stata ottenuta attraverso la microanalisi effettuata al microscopio elettronico a scansione di quaranta aree di circa 0,8x0,5 mm. I risultati permettono di classificare il dicco mafico come shoshonite, varietà ricca di K2O di andesite basaltica.

Modellazione analitica e caratterizzazione sperimentale di cuscinetti ad aria per simulazioni di dinamiche rotazionali

La complessità dei satelliti e la difficoltà nell’analizzare e risolvere eventuali malfunzionamenti che occorrono dopo la messa in funzione, comportano la necessità di completare estensive campagne di verifica sperimentale prima del lancio in orbita. Nel caso del sistema di determinazione e controllo di assetto (ADCS) è necessario riprodurre a terra le condizioni di microgravità e quasi totale assenza di attrito che si riscontrano in orbita. Per simulare l’ambiente spaziale a terra si usano quindi dei banchi prova progettati e costruiti appositamente per questo scopo: vengono solitamente impiegati dei cuscinetti ad aria sferici, piani oppure di entrambi i tipi per dare al sistema da verificare gradi di libertà rotazionali. Il Laboratorio Microsatelliti Microsistemi Spaziali dell’Università di Bologna ha sviluppato un banco prova in cui possono essere utilizzati alternativamente due cuscinetti sferici, uno realizzato in PVC e l’altro in alluminio. Al fine di certificare l’affidabilità dei risultati ottenuti dalle prove sperimentali, è necessario caratterizzare tutte le fonti di disturbo e in particolare verificare che i disturbi introdotti dai cuscinetti siano sufficientemente bassi da assicurare una fedele simulazione dell’ambiente spaziale. Nel presente elaborato è descritta la progettazione e la realizzazione di una piattaforma sperimentale necessaria per quantificare le coppie di disturbo dei due cuscinetti utilizzati presso il laboratorio. I risultati sperimentali ottenuti sono stati comparati con un modello analitico ricavato da precedenti conclusioni pubblicate nella letteratura scientifica. In seguito, la tesi esamina l’approccio utilizzato per stimare le coppie di disturbo e compara i risultati per entrambi i cuscinetti disponibili. Il lavoro svolto mette a servizio del laboratorio gli strumenti necessari a dimensionare i cuscinetti che verranno sviluppati e utilizzati in futuro.

Caratterizzazione reologica e fisica di differenti campioni di Parmigiano Reggiano

Il Parmigiano Reggiano è un formaggio a Denominazione d’Origine Protetta (DOP), a pasta dura, cotta, granulosa, a lunga stagionatura, prodotto con latte crudo, parzialmente scremato, proveniente da vacche alimentate prevalentemente con foraggi della zona d’origine. La trasformazione del latte in questo formaggio DOP è ancora basata su una tecnologia artigianale legata all’esperienza empirica dei casari e tutelata dal Consorzio del Parmigiano Reggiano. L’obiettivo della tesi è stato quello di analizzare l’attività dell’acqua e la texture di 14 punte di formaggio “Parmigiano Reggiano”, provenienti da diverse realtà casearie nelle provincie di Parma, Reggio Emilia, Modena, Bologna alla sinistra del fiume Reno e Mantova, alla destra del fiume Po aderenti al consorzio di tutela; al fine di trarre conclusioni sulla struttura di tali campioni. In dettaglio, per valutare in modo sistematico e comprensivo la texture dei campioni è stata valutata mediante i test di Taglio, Texture Profile Analysis (TPA) e Three Point Bending. Al fine di valutare l’effetto della temperatura, le medesime analisi di texture sono state anche effettuate su alcuni campioni di formaggio condizionati alle temperature di 8, 20, 25 e 30°C. I campioni di Parmigiano Reggiano provenienti da diversi caseifici hanno presentato alcune differenze significative in termini di attività dell’acqua, durezza di taglio, elasticità, coesività, gommosità, forza massima, distanza lineare e fratturabilità. Queste variabilità potrebbero essere attribuite a diversità e peculiarità nel processo produttivo e nell’esperienza dei singoli caseari. Inoltre, è stato evidenziato un ruolo significativo delle temperature dei campioni alla quale si effettuano le analisi di texture. In particolare, i campioni condizionati a 8°C rispetto alle altre temperature hanno presentato differenze significative in tutti i parametri di texture analizzati eccetto che per quelli di elasticità e gommosità determinati con il test TPA.