Ottimizzazione di un'unita di controllo per protesi mioelettrica di arto superiore e confronto prestazionale tramite programmable automation controller e motion capture

Con il passare degli anni le tecnologie nel campo delle protesi mioelettriche di arto superiore stanno compiendo sempre più passi in avanti. In questo elaborato di tesi si darà un iniziale introduzione sulla protesica di arto superiore cercando di coprire tutte le possibili tipologie di protesi, prestando particolare attenzione agli arti artificiali mioelettrici. Gli scopi di questo studio sono in prima analisi una miglioria dell'unità di controllo di una protesi comandata da segnali elettromiografici di superficie, tramite l'utilizzo del nuovo IDE della Microchip (MPLAB X). In seconda analisi, invece, si attuerà un confronto prestazionale a livello di consumo in corrente di un prototipo di protesi mioelettrica nata dalla sinergia tra l'azienda "Selex ES" e il "Centro Protesi INAIL di Vigorso di Budrio". Per questo studio ci si è serviti di stereofotogrammetrica per la determinazione delle grandezze meccaniche, mentre tramite un sistema PAC si è riusciti ad ottenere specifiche grandezze elettriche. Lo studio ha portato, a livello di Firmware, l'inserimento del giusto comando di attuazione di un servofreno comandato in corrente e l'introduzione di una particolare modalità a basso consumo che consente un risparmio energetico di circa il 60% rispetto alla vecchia modalità. Discorso diverso per i risultati del confronto prestazionale che non ha portato ai risultati sperati in fase di progetto.

Generation of Aptamers with an Expanded Chemical Repertoire

The enzymatic co-polymerization of modified nucleoside triphosphates (dN*TPs and N*TPs) is a versatile method for the expansion and exploration of expanded chemical space in SELEX and related combinatorial methods of in vitro selection. This strategy can be exploited to generate aptamers with improved or hitherto unknown properties. In this review, we discuss the nature of the functionalities appended to nucleoside triphosphates and their impact on selection experiments. The properties of the resulting modified aptamers will be described, particularly those integrated in the fields of biomolecular diagnostics, therapeutics, and in the expansion of genetic systems (XNAs).

On the simulation of the UPMSAT-2 microsatellite power

Simulation of satellite subsystems behaviour is extramely important in the design at early stages. The subsystems are normally simulated in the both ways : isolated and as part of more complex simulation that takes into account imputs from other subsystems (concurrent design). In the present work, a simple concurrent simulation of the power subsystem of a microsatellite, UPMSat-2, is described. The aim of the work is to obtain the performance profile of the system (battery charging level, power consumption by the payloads, power supply from solar panels....). Different situations such as battery critical low or high level, effects of high current charging due to the low temperature of solar panels after eclipse,DoD margins..., were analysed, and different safety strategies studied using the developed tool (simulator) to fulfil the mission requirements. Also, failure cases were analysed in order to study the robustness of the system. The mentioned simulator has been programed taking into account the power consumption performances (average and maximum consumptions per orbit/day) of small part of the subsystem (SELEX GALILEO SPVS modular generators built with Azur Space solar cells, SAFT VES16 6P4S Li-ion battery, SSBV magnetometers, TECNOBIT and DATSI/UPM On Board Data Handling -OBDH-...). The developed tool is then intended to be a modular simulator, with the chance of use any other components implementing some standard data.

In vitro selection of a 7-methyl-guanosine binding RNA that inhibits translation of capped mRNA molecules

Using systematic evolution of ligands by exponential enrichment (SELEX), an RNA molecule was isolated that displays a 1,000-fold higher affinity for guanosine residues that carry an N-7 methyl group than for nonmethylated guanosine residues. The methylated guanosine residue closely resembles the 5′ terminal cap structure present on all eukaryotic mRNA molecules. The cap-binding RNA specifically inhibited the translation of capped but not uncapped mRNA molecules in cell-free lysates prepared from either human HeLa cells or from Saccharomyces cerevisiae. These findings indicate that the cap-binding RNA will also be useful in studies of other cap-dependent processes such as pre-mRNA splicing and nucleocytoplasmic mRNA transport.

In vitro selection of self-cleaving RNAs with a low pH optimum

RNAs that undergo a rapid site-specific cleavage at low pH have been selected by in vitro selection (the SELEX process). The cleavage does not require the addition of any divalent metal ions, and is in fact inhibited by divalent metal ions, spermine, or high concentrations of monovalent metal ions. This low pH catalyzed cleavage results in a 2′,3′-cyclic phosphate at the 3′ end and a free hydroxyl at the 5′ end. The reaction proceeds with a calculated rate of 1.1 min−1 at room temperature in cacodylate buffer at pH 5.0. The rate of cleavage is dependent on the pH and shows an optimum around pH 4.0. The rate constant is independent of RNA concentration, indicating to an intramolecular reaction. Autocatalytic cleavage at low pH, in the absence of a metal ion requirement, adds to the reaction possibilities that may have existed on the prebiotic earth.

Calcium-dependent oligonucleotide antagonists specific for L-selectin.

The selectins are calcium-dependent C-type lectins that recognize complex anionic carbohydrate ligands, initiating many cell-cell interactions in the vascular system. Selectin blockade shows therapeutic promise in a variety of inflammatory and postischemic pathologies. However, the available oligosaccharide ligand mimetics have low affinities and show cross-reaction among the three selectins, precluding efficient and specific blockade. The SELEX (systematic evolution of ligands by exponential enrichment) process uses combinatorial chemistry and in vitro selection to yield high affinity oligonucleotides with unexpected binding specificities. Nuclease-stabilized randomized oligonucleotides subjected to SELEX against recombinant L-selectin yielded calcium-dependent antagonists with approximately 10(5) higher affinity than the conventional oligosaccharide ligand sialyl LewisX. Most of the isolated ligands shared a common consensus sequence. Unlike sialyl LewisX, these antagonists show little binding to E- or P-selectin. Moreover, they show calcium-dependent binding to native L-selectin on peripheral blood lymphocytes and block L-selectin-dependent interactions with the natural ligands on high endothelial venules.

Gene repression by the ferric uptake regulator in Pseudomonas aeruginosa: cycle selection of iron-regulated genes.

The expression of at least 24 distinct genes of Pseudomonas aeruginosa PAO1 is under direct control of the "ferric uptake regulator" (Fur). Novel targets of the Fur protein were isolated in a powerful SELEX (systematic evolution of ligands by exponential enrichment)-like cycle selection consisting of in vitro DNA-Fur interaction, binding to anti-Fur antibody, purification on protein G, and PCR amplification. DNA fragments obtained after at least three exponential enrichment cycles were cloned and subjected to DNA mobility-shift assays and DNase I footprint analyses to verify the specific interaction with the Fur protein in vitro. Iron-dependent expression of the corresponding genes in vivo was monitored by RNase protection analysis. In total, 20 different DNA fragments were identified which represent actual Pseudomonas iron-regulated genes (PIGs). While four PIGs are identical to already known genes (pfeR, pvdS, tonB, and fumC, respectively), 16 PIGs represent previously unknown genes. Homology studies of the putative proteins encoded by the PIGs allowed us to speculate about their possible function. Two PIG products were highly similar to siderophore receptors from various species, and three PIG products were significantly homologous to alternative sigma factors. Furthermore, homologs of the Escherichia coli ORF1-tolQ, nuoA, stringent starvation protein Ssp, and of a two-component regulatory system similar to the Pseudomonas syringae LemA sensor kinase were identified. The putative gene products of seven additional PIGs did not show significant homologies to any known proteins. The PIGs were mapped on the P.aeruginosa chromosome. Their possible role in iron metabolism and virulence of P. aeruginosa is discussed.

Using in vitro selection to direct the covalent attachment of human immunodeficiency virus type 1 Rev protein to high-affinity RNA ligands.

We have used an in vitro selection procedure called crosslinking SELEX (SELEX = systematic evolution of ligands by exponential enrichment) to identify RNA sequences that bind with high affinity and crosslink to the Rev protein from human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1). A randomized RNA library substituted with the photoreactive chromophore 5-iodouracil was irradiated with monochromatic UV light in the presence of Rev. Those sequences with the ability to photocrosslink to Rev were partitioned from the rest of the RNA pool, amplified, and used for the next round of selection. Rounds of photocrosslinking selection were alternated with rounds of selection for RNA sequences with high affinity to Rev. This iterative, dual-selection method yielded RNA molecules with subnanomolar dissociation constants and high efficiency photocrosslinking to Rev. Some of the RNA molecules isolated by this procedure form a stable complex with Rev that is resistant to denaturing gel electrophoresis in the absence of UV irradiation. In vitro selection of nucleic acids by using modified nucleotides allows the isolation of nucleic acid molecules with potentially limitless chemical capacities to covalently attack a target molecule.

Sobre la admisión de la separabilidad o de la autonomía de la cláusula arbitral respecto del contrato principal: un test de la práctica panameña.

La autonomía del convenio arbitral respecto del contrato en el que se inserta es un principio que no es privativo de un determinado sistema jurídico, sino que se ha ex-tendido universalmente, figurando en la generalidad de las legislaciones de arbitra-je, y constituyendo una de las manifestaciones más expresivas de la denominada lex mercatoria. Cuestión distinta es la determinación de su contenido en determinados supuestos, sobre todo vinculados a los contratos celebrados con indicios de corrup-ción, que ha dado lugar a un amplio debate. Los razonamientos vertidos hasta este momento en dicho debate encuentran reflejo directo en el asunto Ministerio de la Presidencia (Panamá) / Selex Es S.P.A iniciado el 31 julio 2015 ante la jurisdicción pa-nameña. Nuestra pretensión es utilizar los hechos para verificar que el tema objeto de consideración no es un mero ejercicio retórico sino un excelente test para comprobar cuál es el estado del principio de separabilidad.

Specific binding of the mammalian high mobility group protein AT-hook 2 to the minor groove of AT -rich DNAs: Thermodynamic and specificity studies

The mammalian high mobility group protein AT-hook 2 (HMGA2) is a small transcriptional factor involved in cell development and oncogenesis. It contains three "AT-hook" DNA binding domains, which specifically recognize the minor groove of AT-rich DNA sequences. It also has an acidic C-terminal motif. Previous studies showed that HMGA2 mediates all its biological effects through interactions with AT-rich DNA sequences in the promoter regions. In this dissertation, I used a variety of biochemical and biophysical methods to examine the physical properties of HMGA2 and to further investigate HMGA2's interactions with AT-rich DNA sequences. The following are three avenues perused in this study: (1) due to the asymmetrical charge distribution of HMGA2, I have developed a rapid procedure to purify HMGA2 in the milligram range. Preparation of large amounts of HMGA2 makes biophysical studies possible; (2) Since HMGA2 binds to different AT-rich sequences in the promoter regions, I used a combination of isothermal titration calorimetry (ITC) and DNA UV melting experiment to characterize interactions of HMGA2 with poly(dA-dT) 2 and poly(dA)poly(dT). My results demonstrated that (i) each HMGA2 molecule binds to 15 AT bp; (ii) HMGA2 binds to both AT DNAs with very high affinity. However, the binding reaction of HMGA2 to poly(dA-dT) 2 is enthalpy-driven and the binding reaction of HMGA2 with poly(dA)poly(dT) is entropy-driven; (iii) the binding reactions are strongly depended on salt concentrations; (3) Previous studies showed that HMGA2 may have sequence specificity. In this study, I used a PCR-based SELEX procedure to examine the DNA binding specificity of HMGA2. Two consensus sequences for HMGA2 have been identified: 5'-ATATTCGCGAWWATT-3' and 5'-ATATTGCGCAWWATT-3', where W represents A or T. These consensus sequences have a unique feature: the first five base pairs are AT-rich, the middle four to five base pairs are GC-rich, and the last five to six base pairs are AT-rich. All three segments are critical for high affinity binding. Replacing either one of the AT-rich sequences to a non-AT-rich sequence causes at least 100-fold decrease in the binding affinity. Intriguingly, if the GC-segment is substituted by an AT-rich segment, the binding affinity of HMGA2 is reduced approximately 5-fold. Identification of the consensus sequences for HMGA2 represents an important step towards finding its binding sites within the genome.

Études d'ingénierie du ribozyme VS de Neurospora

Les ribozymes sont des ARN catalytiques fréquemment exploités pour le développement d’outils biochimiques et d’agents thérapeutiques. Ils sont particulièrement intéressants pour effectuer l’inactivation de gènes, en permettant la dégradation d’ARNm ou d’ARN viraux associés à des maladies. Les ribozymes les plus utilisés en ce moment pour le développement d’agents thérapeutiques sont les ribozymes hammerhead et hairpin, qui permettent la reconnaissance spécifique d’ARN simple brin par la formation de structures secondaires stables. In vivo, la majorité des ARN adoptent des structures secondaires et tertiaires complexes et les régions simples brins sont parfois difficiles d’accès. Il serait intéressant de pouvoir cibler des ARN repliés et un motif d’ARN intéressant à cibler est la tige-boucle d’ARN qui peut être importante dans le repliement global des ARN et pour accomplir des fonctions biologiques. Le ribozyme VS de Neurospora fait la reconnaissance de son substrat replié en tigeboucle de façon spécifique par une interaction kissing-loop, mais il n’a jamais été exploité pour faire la reconnaissance d’un ARN cible très différent de son substrat naturel. Le but des travaux présentés dans cette thèse est de déterminer si le ribozyme VS possède l’adaptabilité nécessaire pour l’ingénierie de ribozymes qui clivent des ARN cibles différents du substrat naturel. Dans le cadre de cette thèse, le ribozyme VS a été modifié pour l’adapter à différents substrats et des études de cinétiques ont été réalisées pour évaluer l’impact de ces modifications sur l’activité de clivage du ribozyme. Dans un premier temps, le ribozyme a été modifié pour faire la reconnaissance et le clivage de substrats possédant différentes longueurs de tiges Ib. Le ribozyme a été adapté avec succès à ces substrats de différentes longueurs de tige Ib, avec une activité qui est similaire à celle du ribozyme avec un substrat sans modification. Dans un deuxième temps, c’est l’interaction kissing-loop I/V du ribozyme qui a été substituée de façon rationnelle, dans le but de savoir si un ribozyme VS mutant peut reconnaitre et cliver un substrat ayant une boucle différente de celle de son substrat naturel. L’interaction kissing-loop I/V a été substituée pour les interactions kissing-loop TAR/TAR* de l’ARN du VIH-1 et L22/L88 de l’ARN 23S de Deinococcus radiodurans. La réaction de iii clivage des ribozymes comportant ces nouvelles interactions kissing-loop est toujours observée, mais avec une activité diminuée. Finalement, la sélection in vitro (SELEX) de ribozymes a été effectuée pour permettre un clivage plus efficace d’un substrat mutant avec une nouvelle boucle. Le SELEX a permis la sélection d’un ribozyme qui clive un substrat avec une boucle terminale mutée pour celle de l’ARN TAR du VIH-1 et cela avec une activité de clivage très efficace. L’ensemble de ces études démontre que le ribozyme VS peut être modifié de diverses façons pour la reconnaissance spécifique de différents substrats, tout en conservant une bonne activité de clivage. Ces résultats montrent le grand potentiel d’ingénierie du ribozyme VS et sont prometteurs pour la poursuite d’études d’ingénierie du ribozyme VS, en vue du clivage d’ARN cibles repliés en tige-boucle complètement différents du substrat naturel du ribozyme VS.

Études d'ingénierie du ribozyme VS de Neurospora

Les ribozymes sont des ARN catalytiques fréquemment exploités pour le développement d’outils biochimiques et d’agents thérapeutiques. Ils sont particulièrement intéressants pour effectuer l’inactivation de gènes, en permettant la dégradation d’ARNm ou d’ARN viraux associés à des maladies. Les ribozymes les plus utilisés en ce moment pour le développement d’agents thérapeutiques sont les ribozymes hammerhead et hairpin, qui permettent la reconnaissance spécifique d’ARN simple brin par la formation de structures secondaires stables. In vivo, la majorité des ARN adoptent des structures secondaires et tertiaires complexes et les régions simples brins sont parfois difficiles d’accès. Il serait intéressant de pouvoir cibler des ARN repliés et un motif d’ARN intéressant à cibler est la tige-boucle d’ARN qui peut être importante dans le repliement global des ARN et pour accomplir des fonctions biologiques. Le ribozyme VS de Neurospora fait la reconnaissance de son substrat replié en tigeboucle de façon spécifique par une interaction kissing-loop, mais il n’a jamais été exploité pour faire la reconnaissance d’un ARN cible très différent de son substrat naturel. Le but des travaux présentés dans cette thèse est de déterminer si le ribozyme VS possède l’adaptabilité nécessaire pour l’ingénierie de ribozymes qui clivent des ARN cibles différents du substrat naturel. Dans le cadre de cette thèse, le ribozyme VS a été modifié pour l’adapter à différents substrats et des études de cinétiques ont été réalisées pour évaluer l’impact de ces modifications sur l’activité de clivage du ribozyme. Dans un premier temps, le ribozyme a été modifié pour faire la reconnaissance et le clivage de substrats possédant différentes longueurs de tiges Ib. Le ribozyme a été adapté avec succès à ces substrats de différentes longueurs de tige Ib, avec une activité qui est similaire à celle du ribozyme avec un substrat sans modification. Dans un deuxième temps, c’est l’interaction kissing-loop I/V du ribozyme qui a été substituée de façon rationnelle, dans le but de savoir si un ribozyme VS mutant peut reconnaitre et cliver un substrat ayant une boucle différente de celle de son substrat naturel. L’interaction kissing-loop I/V a été substituée pour les interactions kissing-loop TAR/TAR* de l’ARN du VIH-1 et L22/L88 de l’ARN 23S de Deinococcus radiodurans. La réaction de iii clivage des ribozymes comportant ces nouvelles interactions kissing-loop est toujours observée, mais avec une activité diminuée. Finalement, la sélection in vitro (SELEX) de ribozymes a été effectuée pour permettre un clivage plus efficace d’un substrat mutant avec une nouvelle boucle. Le SELEX a permis la sélection d’un ribozyme qui clive un substrat avec une boucle terminale mutée pour celle de l’ARN TAR du VIH-1 et cela avec une activité de clivage très efficace. L’ensemble de ces études démontre que le ribozyme VS peut être modifié de diverses façons pour la reconnaissance spécifique de différents substrats, tout en conservant une bonne activité de clivage. Ces résultats montrent le grand potentiel d’ingénierie du ribozyme VS et sont prometteurs pour la poursuite d’études d’ingénierie du ribozyme VS, en vue du clivage d’ARN cibles repliés en tige-boucle complètement différents du substrat naturel du ribozyme VS.