Tasso di crescita di Pinna nobilis (Mollusca: Bivalvia) in due popolazioni, a Calpe e nell'Isola di Tabarca (Alicante, Mediterraneo Occidentale)

La conoscenza del tasso di crescita di due popolazioni di Pinna nobilis, in due località del Mar Mediterraneo Occidentale, insieme ad una stima d’età, sono un requisito fondamentale per poter comprendere meglio la biologia e l’ecologia di questa specie, al fine di poter istituire specifiche misure di tutela e conservazione. L’obiettivo di questa tesi è quello di utilizzare lo studio della sclerocronologia per comprendere l’origine dei registri interni di crescita e giungere così ad informazioni più accurate sulle modalità di accrescimento. Le valve di individui morti di Pinna nobilis sono state prelevate in due zone della costa Valenciana (Spagna), Calpe e Isola di Tabarca, al fine di valutare la variabilità del processo di crescita. Dalle valve sono state create delle sezioni di 300µm, grazie all’utilizzo di una sega con lama a diamante. Tali sezioni sono state osservate allo stereo-microscopio a luce trasmessa in direzione antero-posteriore. Una stima d’età iniziale è stata effettuata tramite una conta delle lingue di madreperla individuate. Per una stima più precisa è stato analizzato anche lo spessore dello strato di calcite in prossimità dei tre registri interni di crescita più vecchi. Gli individui più longevi appartengono alla popolazione dell’Isola di Tabarca (età max= 25anni), mentre l’età massima raggiunta dagli individui della popolazione di Calpe è 17 anni. Per analizzare l’accrescimento degli individui è stata utilizzata l’equazione di crescita di Von Bertalanffy. Gli individui della popolazione di Calpe hanno un tasso di accrescimento più elevato rispetto a quelli della popolazione di Tabarca, con una lunghezza massima asintotica (Lmax) di 65.2cm per Calpe e 54.9cm per l’Isola di Tabarca. Tali risultati confermano l’esistenza di una forte variabilità di accrescimento fra popolazioni di siti diversi. Le cause son da ricercare nelle caratteristiche dell’area, come il livello trofico, l’esposizione alla forza di onde e correnti o all’impatto antropico.

β-lactams from their structural features to their biological applications

β-lactam compounds represent an important class of four-membered cyclic amides (azetidin-2-ones) thanks to their valuable and varied biological activities. The presence of a β-lactam ring in a series of bioactive molecules targeting different proteins, allows us to consider the azetidin-2-one a privileged structure. The constrained four-membered cyclic amide could easily undergo ring-opening reactions by nucleophilic residues in the active sites of enzymes and this is the mechanism suggested for antibacterial activity; moreover, the rigid core structure could favour and actually enhance directional noncovalent bonding for an effective ligand−receptor recognition. Nowadays monocyclic β-lactams are known as anticancer, antidiabetic, anti-tubercular, anti-inflammatory agents and as ligands of integrin receptors. In order to consider different facets of 4-azetidin-2-ones, this theis will be divided into two sections: the first one will be dedicated to the design, synthesis and characterization of biological active β-lactams (new β-lactam based integrin ligands and their different applications and novel N-thio-alkyl substituted azetidinones for the treatment of Tuberculosis); the second one instead, will be based on two projects which consider two different proprieties of β-lactams: stereochemistry, evaluated by biocatalytic methods and reactivity at C-4 position. In the first case we want to obtain enantiomerically pure 4-acetoxy-2-azetidinone, useful for synthesis of stereo-chemically defined bioactive β-lactams, while in the second case we want to study in which conditions the nucleophilic substitutions occur. A final section will be instead dedicated to the research project conducted in Philochem AG, Zurich, under the supervision of Prof. Dario Neri and Dr. Samuele Cazzamalli, based on the study of new cleavable disulfide linkers for small molecule drug conjugates targeting Fibroblast activation protein (FAP).

Simulation of optical observables for space missions to small bodies

The navigation of deep space spacecraft requires accurate measurement of the probe’s state and attitude with respect to a body whose ephemerides may not be known with good accuracy. The heliocentric state of the spacecraft is estimated through radiometric techniques (ranging, Doppler, and Delta-DOR), while optical observables can be introduced to improve the uncertainty in the relative position and attitude with respect to the target body. In this study, we analyze how simulated optical observables affect the estimation of parameters in an orbit determination problem, considering the case of the ESA’s Hera mission towards the binary asteroid system composed of Didymos and Dimorphos. To this extent, a shape model and a photometric function are used to create synthetic onboard camera images. Then, using a stereophotoclinometry technique on some of the simulated images, we create a database of maplets that describe the 3D geometry of the surface around a set of landmarks. The matching of maplets with the simulated images provides the optical observables, expressed as pixel coordinates in the camera frame, which are fed to an orbit determination filter to estimate a certain number of solve-for parameters. The noise introduced in the output optical observables by the image processing can be quantified using as a metric the quality of the residuals, which is used to fine-tune the maplet-matching parameters. In particular, the best results are obtained when using small maplets, with high correlation coefficients and occupation factors.

Hydrodynamic simulations of multiple stellar populations in globular clusters

The presence of multiple stellar populations in globular clusters (GCs) is now well accepted, however, very little is known regarding their origin. In this Thesis, I study how multiple populations formed and evolved by means of customized 3D numerical simulations, in light of the most recent data from spectroscopic and photometric observations of Local and high-redshift Universe. Numerical simulations are the perfect tool to interpret these data: hydrodynamic simulations are suited to study the early phases of GCs formation, to follow in great detail the gas behavior, while N-body codes permit tracing the stellar component. First, we study the formation of second-generation stars in a rotating massive GC. We assume that second-generation stars are formed out of asymptotic giant branch stars (AGBs) ejecta, diluted by external pristine gas. We find that, for low pristine gas density, stars mainly formed out of AGBs ejecta rotate faster than stars formed out of more diluted gas, in qualitative agreement with current observations. Then, assuming a similar setup, we explored whether Type Ia supernovae affect the second- generation star formation and their chemical composition. We show that the evolution depends on the density of the infalling gas, but, in general, an iron spread is developed, which may explain the spread observed in some massive GCs. Finally, we focused on the long-term evolution of a GC, composed of two populations and orbiting the Milky Way disk. We have derived that, for an extended first population and a low-mass second one, the cluster loses almost 98 percent of its initial first population mass and the GC mass can be as much as 20 times less after a Hubble time. Under these conditions, the derived fraction of second-population stars reproduces the observed value, which is one of the strongest constraints of GC mass loss.

Galaxy cluster cosmology in KiDS, Planck, and Euclid surveys

In this Thesis, we present a series of works that encompass the fundamental steps of cosmological analyses based on galaxy clusters, spanning from mass calibration to deriving cosmological constraints through counts and clustering. Firstly, we focus on the 3D two-point correlation function (2PCF) of the galaxy cluster sample by Planck Collaboration XXVII (2016). The masses of these clusters are expected to be underestimated, as they are derived from a scaling relation calibrated through X-ray observations. We derived a mass bias which disagrees with simulation predictions, consistent with what derived by Planck Collaboration VI (2020). Furthermore, in this Thesis we analyse the cluster counts and 2PCF, respectively, of the photometric galaxy cluster sample developed by Maturi et al. (2019), based on the third data release of KiDS (KiDS-DR3, de Jong et al. 2017). We derived constraints on fundamental cosmological parameters which are consistent and competitive, in terms of uncertainties, with other state-of-the-art cosmological analyses. Then, we introduce a novel approach to establish galaxy colour-redshift relations for cluster weak-lensing analyses, regardless of the specific photometric bands in use. This method optimises the selection completeness of cluster background galaxies while maintaining a defined purity threshold. Based on the galaxy sample by Bisigello et al. (2020), we calibrated two colour selections, one relying on the ground-based griz bands, and the other including the griz and Euclid YJH bands. In addition, we present the preliminary work on the weak-lensing mass calibration of the clusters detected by Maturi et al. (in prep.) in the fourth data release of KiDS (KiDS-1000, Kuijken et al. 2019). This mass calibration will enable the cosmological analyses based on cluster counts and clustering, from which we expect remarkable improvements in the results compared to those derived in KiDS-DR3.

Percezione depth guidata mediante proiezione virtuale di pattern

L’utilizzo di informazioni di profondità è oggi di fondamentale utilità per molteplici settori applicativi come la robotica, la guida autonoma o assistita, la realtà aumentata e il monitoraggio ambientale. I sensori di profondità disponibili possono essere divisi in attivi e passivi, dove i sensori passivi ricavano le informazioni di profondità dall'ambiente senza emettere segnali, bensì utilizzando i segnali provenienti dall'ambiente (e.g., luce solare). Nei sensori depth passivi stereo è richiesto un algoritmo per elaborare le immagini delle due camere: la tecnica di stereo matching viene utilizzata appunto per stimare la profondità di una scena. Di recente la ricerca si è occupata anche della sinergia con sensori attivi al fine di migliorare la stima della depth ottenuta da un sensore stereo: si utilizzano i punti affidabili generati dal sensore attivo per guidare l'algoritmo di stereo matching verso la soluzione corretta. In questa tesi si è deciso di affrontare questa tematica da un punto di vista nuovo, utilizzando un sistema di proiezione virtuale di punti corrispondenti in immagini stereo: i pixel delle immagini vengono alterati per guidare l'algoritmo ottimizzando i costi. Un altro vantaggio della strategia proposta è la possibilità di iterare il processo, andando a cambiare il pattern in ogni passo: aggregando i passi in un unico risultato, è possibile migliorare il risultato finale. I punti affidabili sono ottenuti mediante sensori attivi (e.g. LiDAR, ToF), oppure direttamente dalle immagini, stimando la confidenza delle mappe prodotte dal medesimo sistema stereo: la confidenza permette di classificare la bontà di un punto fornito dall'algoritmo di matching. Nel corso della tesi sono stati utilizzati sensori attivi per verificare l'efficacia della proiezione virtuale, ma sono state anche effettuate analisi sulle misure di confidenza: lo scopo è verificare se le misure di confidenza possono rimpiazzare o assistere i sensori attivi.

Metodo di calibrazione ottica per sistemi di lenti ipercentriche

Calibrazione di lente percientrica. Scrittura del codice di calibrazione in Python e utilizzo della libreria OpenCV. L' obbiettivo della tesi consisteva nel definire un modello matematico che potesse rappresentare le caratteristiche della lente pericentrica. Una volta fatto ciò sono state eseguite diverse prove sperimentali con l'obbiettivo di validare i risultati ottenuti. Come primo passo si è prodotto lo sviluppo planare di oggetti cilindrici acquisiti con la lente . successivamente sono state svolte alcune misure sugli sviluppi ottenuti. Infine si è implementato un sistema di calibrazione stereo per determinare la validità dell'algoritmo impiegato per la singola telecamera.