Determinazione dello stato di stress ossidativo in tessuti di topo trattati con sale sodico di clorofilliana magnesiaca

Gli esperimenti condotti in questo progetto di ricerca sono volti allo studio degli effetti di integratori a base di clorofillina magnesiaca sullo stato di stress ossidativo sui tessuti murini. Per le analisi sono state prese in esame due corti di topi femmine da 48 e 44 esemplari ciascuna. Le due corti sono state sottoposte a un diverso tipo di trattamento, rispettivamente: trattamento cronico con diverse quantità di soluzione idroalcolica di clorofillina magnesiaca e trattamento acuto con unica dose standard di soluzione idroalcolica di clorofillina magnesiaca. In questo modo è stato possibile studiare l'efficacia degli integratori in base al tipo di trattamento. Le analisi sono state fatte con saggio TBARS sui topi della prima corte e con saggio FRAP sui topi di entrambe le corti. Il saggio TBARS mostra lo stato di tress ossidativo dei tessuti mediante quantificazione della malondialdeide. Il saggio FRAP descrive la capacità riducente della clorofilliana estratta dai campioni di tessuto. In un progetto parallelo a quello descritto in questa tesi è stata quantificata la clorofilla tramite spettrofluorimetria per costruire un parallelo fra quantità e potere riducente rilevato. Grazie all'analisi dei risultati è possibile dire che la clorofillina magnesiaca non è proossidante e presenta potere riducente. Tuttavia un trattamento acuto non è sufficiente a farla accumulare nei tessuti.

Analisi del catalogo Europeo-Mediterraneo degli RCMT: 18 anni di dati.

L'RCMT (Regional Centroid Moment Tensor), realizzato e gestito dai ricercatori dell'INGV (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia), è dal 1997 il catalogo di riferimento per gli eventi sismici avvenuti nell'area Europea-Mediterranea, ossia nella regione avente longitudine compresa tra 10° W e 40° E e latitudine compresa tra 25° N e 60° N. Tale regione è caratterizzata da un'attività tettonica complessa, legata non soltanto alla convergenza delle placche Euroasiatica ed Africana, ma anche al movimento di altre placche minori (ad esempio, la placca Arabica), che tutte insieme danno origine ad una vasta gamma di regimi tettonici. Col termine RCMT si indica un particolare tipo di tensore momento sismico, la cui determinazione avviene su scala regionale, per eventi sismici aventi M_w >= 4.5 (M_w >= 4.0 per gli eventi che avvengono nella penisola italica). Il tensore momento sismico è uno strumento fondamentale per caratterizzare natura ed entità di un terremoto. Da esso, infatti, oltre alla magnitudo momento M_w, si ricava anche il meccanismo focale. Comunemente rappresentato sotto forma di beach ball, consente di individuare il tipo di movimento (distensivo, compressivo o trascorrente, o anche una combinazione del primo o del secondo con il terzo) avvenuto sulla faglia che ha provocato il terremoto. I tensori momento sismico permettono, quindi, di identificare le faglie che si attivano durante una sequenza sismica, di comprendere la loro cinematica e di ipotizzare la successiva evoluzione a breve termine. Scopo di questa relazione di laurea è stato derivare le relazioni che intercorrono fra le M_w dell'RCMT e le M_w del CMT (Centroid Moment Tensor della Columbia University), del GFZ (Deutsches GeoForschungsZentrum di Postdam) e del TDMT (Time Domain Moment Tensor). Le relazioni sono state ottenute applicando il metodo dei minimi quadrati agli eventi comuni, che sono stati selezionati utilizzando alcuni semplici programmi scritti in Fortran.

Matematica e DSA: analisi delle consegne per una formulazione adeguata

Scopo di questa tesi è verificare se, testi di matematica modificati da un punto di vista grafico e senza variazioni a livello di competenze matematiche richieste, possano facilitare i ragazzi con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA). Aspetti non legati alla matematica, come la difficoltà a leggere il testo troppo lungo, a ricordare o sapere il significato di alcune parole, a non avere una immagine di riferimento, bloccano il ragazzo impedendo all’insegnante una corretta valutazione. Viene presentata dapprima una parte teorica sui disturbi e sulle leggi che tutelano i ragazzi, in seguito viene analizzata nel dettaglio la parte sperimentale, riportando un’analisi di quanto emerso da interviste semi-strutturate e questionari posti a ragazzi DSA di diverse associazioni.

Interrogazione visuale per basi di dati a grafo: il sistema GraphVista

Oggi l’esigenza di permettere all’utente di riuscire a formulare interrogazioni su database a grafo in maniera più semplice e soprattutto intuitiva ha portato gli istituti di ricerca a proporre metodi di interrogazione visuale. Uno dei sistemi che sono stati proposti è GraphVista. Tale sistema si basa sull’idea di dividere l’interrogazione in due macro-fasi. La prima fase permette di avvicinarsi al risultato richiesto escludendo da successive analisi dati che sicuramente non potranno far parte del risultato finale, mentre la seconda fase permette all’utente di essere protagonista. Infatti ad esso è concessa la possibilità di manipolare a proprio piacimento i risultati ottenuti dalla prima fase al fine di “ricercare” da sé le informazioni desiderate. Il tutto viene supportato grazie a un’interfaccia intuitiva ed efficace che permette all’utente di navigare interattivamente all’interno di una base di dati a grafo. Le caratteristiche dell’interfaccia e la possibilità di formulare interrogazioni visuali fanno in modo che l’utente non necessiti di conoscere alla perfezione un linguaggio di query specifico. Nel corso di questa tesi viene descritto il sistema GraphVista e la tecnologia sulla quale si fonda. Infine, viene effettuata una comparazione sull’efficacia e la semplicità d’uso del sistema GraphVista rispetto alla formulazione di query tramite un linguaggio standard come SPARQL.

Analisi sperimentale delle prestazioni di un sistema micro-ORC

Con l’aumento del consumo mondiale di risorse energetiche del pianeta, è diventato sempre più necessario utilizzare sistemi energetici che sfruttino al meglio la fonte di energia che li alimenta. Una delle soluzioni in questo ambito è quella proposta dagli Organic Rankine Cycle (ORC). Questi sistemi recuperano energia termica altrimenti non utilizzabile per le temperature troppo basse e sfruttano sorgenti termiche con ampi range di temperatura. L’elaborato volge all’analisi sperimentale delle prestazioni di un sistema Micro-ORC di piccola taglia, con rendimento termodinamico massimo dichiarato dal costruttore del 10 %. Inizialmente vengono descritti i fluidi organici e i sistemi che ne fanno uso, descrivendo anche esempi bibliografici di banchi prova per interpretare al meglio i risultati ottenuti con quello disponibile, che viene poi descritto, comprendendo i circuiti di asservimento dell’acqua calda e fredda, i punti di misura e il programma di acquisizione dati. Ci si concentra poi sulla descrizione e l’utilizzo dei codici implementati per l’elaborazione dei dati acquisiti. Questi hanno permesso di osservare gli andamenti temporali delle grandezze fondamentali per il sistema e valutarne la ripetibilità del comportamento nel corso di differenti prove. Vengono proposte infine le mappe di funzionamento per l’intero impianto e per i vari sotto-sistemi, offrendone un’interpretazione e inquadrandone i punti di lavoro ottimali. Attraverso la loro osservazione si sono dedotte le condizioni necessarie per avere un funzionamento ritenuto stabile del sistema ed è stato possibile ottimizzare le procedure svolte durante le fasi di test e di acquisizione dati. Sarà oggetto di studi futuri l’ottimizzazione dell’impianto, prolungando i tempi di esercizio a parità di carico elettrico e frequenza imposta alla pompa, con il fine di ottenere delle curve di prestazioni confrontabili con quelle presenti in bibliografia per altri sistemi ORC.

Analisi preliminare dei risultati di TC perfusionale effettuata su tessuto polmonare sano

Le ultime ricerche in campo oncologico sulle cure antitumorali sono indirizzate verso una categoria definita target therapy. In particolare tra le più promettenti, le terapie antiangiogenetiche, il cui scopo primario è quello di limitare l’apporto di sangue al tumore. In questo contesto la Tomografia Computerizzata (TC) perfusionale rappresenta un’importante tecnica di imaging radiologico in grado, teoricamente, di fornire misure quantitative, che permettano una valutazione, anche precoce, della risposta alle terapie antiangiogenetiche. I principali problemi aperti in questo campo riguardano la standardizzazione dei protocolli di acquisizione e di elaborazione delle sequenze perfusionali, che determinano la scarsa riproducibilità dei risultati intra- ed inter-paziente, non consentendone l’uso nella pratica clinica. In letteratura sono presenti diversi studi riguardanti la perfusione dei tumori polmonari, ma vi sono pochi studi sull’affidabilità dei parametri perfusionali calcolati. Questa Tesi si propone di analizzare, quantificare e confrontare gli errori e l’affidabilità dei parametri perfusionali calcolati attraverso la TC perfusionale. In particolare, vengono generate delle mappe di errore ed effettuati dei confronti di diverse regioni del polmone sano. I risultati ottenuti dall’analisi dei casi reali sono discussi al fine di poter definire dei livelli di affidabilità dei parametri perfusionali e di quantificare gli errori che si commettono nella valutazione dei parametri stessi. Questo studio preliminare consentirà, quindi, un’analisi di riproducibilità, permettendo, inoltre, una normalizzazione dei valori perfusionali calcolati nella lesione, al fine di effettuare analisi intra- ed inter-paziente.

Analisi di profili di moto permanente lungo l'asta del Fiume Secchia (località Veggia)

Il presente lavoro di tesi analizza un tratto del fiume Secchia, prossimo alla località di Veggia (Sassuolo), al fine di determinare la variazione del livello idrometrico in funzione di diverse portate associate a tempi di ritorno a breve e lungo termine. Vengono dapprima introdotti il concetto di rischio idraulico ed i relativi riferimenti normativi che lo disciplinano, unitamente ai piani di gestione e ai possibili interventi di protezione fluviale. Si introduce successivamente il codice di calcolo HEC-RAS, che viene impiegato nel presente studio per simulare l’andamento dei profili di moto permanente, nel caso in cui il fiume sia o meno interessato dalla presenza di un ponte. In entrambi i casi vengono poi discusse le variazioni dei livelli idrometrici per portate con tempi di ritorno di 20, 100 e 200 anni: si osserva che l’asta fluviale è a rischio nella zona a valle dello studio, mentre nella zona dove è ubicato il ponte l’aumentare dei livelli idrometrici non mette in crisi la struttura. A seguire vengono presentate le opere di mitigazione, destinate alla protezione dell’alveo e dell’ambiente circostante. Poi, si mostrano le opere di mitigazione, essi funzionano di diminuire i rischi dalla diversa classificazione di opere.

Palazzo Italia Expo: soluzioni costruttive innovative poste al vaglio di un'analisi critica

A partire da un’analisi complessiva della struttura di Palazzo Italia Expo, è stata approfondita nel dettaglio la realizzazione del rivestimento. Sono emerse soluzioni costruttive fortemente innovative, dettate da necessità architettoniche ben precise: si è cercato di conciliare il concept della foresta urbana con le esigenze funzionali che il palazzo doveva soddisfare. Nella scelta del materiale da rivestimento si è optato per un “cemento biodinamico” brevettato per l’occasione da ItalCementi, e studiato anch’esso con obiettivi ben definiti: ricercare una brillantezza e purezza del colore durevole nel tempo, e avvicinarsi sempre più all’esigenza di sostenibilità ambientale delle strutture. Si è cercato di analizzare l'effettiva capacità di questo cemento di soddisfare i requisiti prefissati nel corso tempo, anche attraverso un'analisi comparativa con il cemento utilizzato nella chiesa Dives in Misericordia a Roma di Richard Meier.

Analisi termiche sull'impiego di materiali a cambiamento di fase (PCM) nelle pavimentazioni stradali

Il presente lavoro di tesi mira a studiare l’utilizzo di aggregati artificiali (PLA) costituiti da aggregati leggeri (LWA) impregnati di materiali a cambiamento di fase (Phase-Change Materials, PCM) nei conglomerati bituminosi. L’obiettivo della tesi è quello di dimostrare che l’utilizzo di questi materiali nelle sovrastrutture stradali, grazie alla proprietà di cambiare fase (da solida a liquida e viceversa) in funzione della temperatura, induce una liberazione di calore. La conseguenza immediata dell’utilizzo di questi materiali è la ridotta necessità di manutenzione invernale, abbattendo i costi di ripristino della pavimentazione. Inoltre l’utilizzo di PLA non deve pregiudicare l’aspetto prestazionale e la vita utile dell’infrastruttura.

Identification des grands utilisateurs de soins de santé chez les patients souffrant de la douleur chronique non cancéreuse et suivis en soins de première ligne

Contexte: La douleur chronique non cancéreuse (DCNC) génère des retombées économiques et sociétales importantes. L’identification des patients à risque élevé d’être de grands utilisateurs de soins de santé pourrait être d’une grande utilité; en améliorant leur prise en charge, il serait éventuellement possible de réduire leurs coûts de soins de santé. Objectif: Identifier les facteurs prédictifs bio-psycho-sociaux des grands utilisateurs de soins de santé chez les patients souffrant de DCNC et suivis en soins de première ligne. Méthodologie: Des patients souffrant d’une DCNC modérée à sévère depuis au moins six mois et bénéficiant une ordonnance valide d’un analgésique par un médecin de famille ont été recrutés dans des pharmacies communautaires du territoire du Réseau universitaire intégré de santé (RUIS), de l’Université de Montréal entre Mai 2009 et Janvier 2010. Ce dernier est composé des six régions suivantes : Mauricie et centre du Québec, Laval, Montréal, Laurentides, Lanaudière et Montérégie. Les caractéristiques bio-psycho-sociales des participants ont été documentées à l’aide d’un questionnaire écrit et d’une entrevue téléphonique au moment du recrutement. Les coûts directs de santé ont été estimés à partir des soins et des services de santé reçus au cours de l’année précédant et suivant le recrutement et identifiés à partir de la base de données de la Régie d’Assurance maladie du Québec, RAMQ (assureur publique de la province du Québec). Ces coûts incluaient ceux des hospitalisations reliées à la douleur, des visites à l’urgence, des soins ambulatoires et de la médication prescrite pour le traitement de la douleur et la gestion des effets secondaires des analgésiques. Les grands utilisateurs des soins de santé ont été définis comme étant ceux faisant partie du quartile le plus élevé de coûts directs annuels en soins de santé dans l’année suivant le recrutement. Des modèles de régression logistique multivariés et le critère d’information d’Akaike ont permis d’identifier les facteurs prédictifs des coûts directs élevés en soins de santé. Résultats: Le coût direct annuel médian en soins de santé chez les grands utilisateurs de soins de santé (63 patients) était de 7 627 CAD et de 1 554 CAD pour les utilisateurs réguliers (188 patients). Le modèle prédictif final du risque d’être un grand utilisateur de soins de santé incluait la douleur localisée au niveau des membres inférieurs (OR = 3,03; 95% CI: 1,20 - 7,65), la réduction de la capacité fonctionnelle liée à la douleur (OR = 1,24; 95% CI: 1,03 - 1,48) et les coûts directs en soins de santé dans l’année précédente (OR = 17,67; 95% CI: 7,90 - 39,48). Les variables «sexe», «comorbidité», «dépression» et «attitude envers la guérison médicale» étaient également retenues dans le modèle prédictif final. Conclusion: Les patients souffrant d’une DCNC au niveau des membres inférieurs et présentant une détérioration de la capacité fonctionnelle liée à la douleur comptent parmi ceux les plus susceptibles d’être de grands utilisateurs de soins et de services. Le coût direct en soins de santé dans l’année précédente était également un facteur prédictif important. Améliorer la prise en charge chez cette catégorie de patients pourrait influencer favorablement leur état de santé et par conséquent les coûts assumés par le système de santé.

Ocean acidification and its potential effects on the early life-history of non-calcifying and calcifying echinoderm (Odontaster validus, Patiriella regularis and Arachnoides placenta) larvae, 2011

Ocean acidification, as a result of increased atmospheric CO2, has the potential to adversely affect the larval stages of many marine organisms and hence have profound effects on marine ecosystems. This is the first study of its kind to investigate the effects of ocean acidification on the early life-history stages of three echinoderms species, two asteroids and one irregular echinoid. Potential latitudinal variations on the effects of ocean acidification were also investigated by selecting a polar species (Odontaster validus), a temperate species (Patiriella regularis), and a tropical species (Arachnoides placenta). The effects of reduced seawater pH levels on the fertilization of gametes, larval survival and morphometrics on the aforementioned species were evaluated under experimental conditions. The pH levels considered for this research include ambient seawater (pH 8.1 or pH 8.2), levels predicted for 2100 (pH 7.7 and pH 7.6) and the extreme pH of 7.0, adjusted by bubbling CO2 gas into filtered seawater. Fertilization for Odontaster validus and Patiriella regularis for the predicted scenarios for 2100 was robust, whereas fertilization was significantly reduced in Arachnoides placenta. Larval survival was robust for the three species at pH 7.8, but numbers declined when pH dropped below 7.6. Normal A. placenta larvae developed in pH 7.8, whereas smaller larvae were observed for O. validus and P. regularis under the same pH treatment. Seawater pH levels below 7.6 resulted in smaller and underdeveloped larvae for all three species. The greatest effects were expected for the Antarctic asteroid O. validus but overall the tropical sand dollar A. placenta was the most affected by the reduction in seawater pH. The effects of ocean acidification on the asteroids O. validus and P. regulars, and the sand dollar A. placenta are species-specific. Several parameters, such as taxonomic differences, physiology, genetic makeup and the population's evolutionary history may have contributed to this variability. This study highlights the vulnerability of the early developmental stages and the complexity of ocean acidification. However, future research is needed to understand the effects at individual, community and ecosystem levels.

Non-thermal Plasma Exposure Rapidly Attenuates Bacterial AHL-Dependent Quorum Sensing and Virulence.

The antimicrobial activity of atmospheric pressure non-thermal plasma has been exhaustively characterised, however elucidation of the interactions between biomolecules produced and utilised by bacteria and short plasma exposures are required for optimisation and clinical translation of cold plasma technology. This study characterizes the effects of non-thermal plasma exposure on acyl homoserine lactone (AHL)-dependent quorum sensing (QS). Plasma exposure of AHLs reduced the ability of such molecules to elicit a QS response in bacterial reporter strains in a dose-dependent manner. Short exposures (30-60 s) produce of a series of secondary compounds capable of eliciting a QS response, followed by the complete loss of AHL-dependent signalling following longer exposures. UPLC-MS analysis confirmed the time-dependent degradation of AHL molecules and their conversion into a series of by-products. FT-IR analysis of plasma-exposed AHLs highlighted the appearance of an OH group. In vivo assessment of the exposure of AHLs to plasma was examined using a standard in vivo model. Lettuce leaves injected with the rhlI/lasI mutant PAO-MW1 alongside plasma treated N-butyryl-homoserine lactone and n-(3-oxo-dodecanoyl)-homoserine lactone, exhibited marked attenuation of virulence. This study highlights the capacity of atmospheric pressure non-thermal plasma to modify and degrade AHL autoinducers thereby attenuating QS-dependent virulence in P. aeruginosa.

Effectiveness of Community versus Hospital Eye Service follow-up for patients with neovascular age-related macular degeneration with quiescent disease (ECHoES): a virtual non-inferiority trial

OBJECTIVES: To compare the ability of ophthalmologists versus optometrists to correctly classify retinal lesions due to neovascular age-related macular degeneration (nAMD).

DESIGN: Randomised balanced incomplete block trial. Optometrists in the community and ophthalmologists in the Hospital Eye Service classified lesions from vignettes comprising clinical information, colour fundus photographs and optical coherence tomographic images. Participants' classifications were validated against experts' classifications (reference standard).

SETTING: Internet-based application.

PARTICIPANTS: Ophthalmologists with experience in the age-related macular degeneration service; fully qualified optometrists not participating in nAMD shared care.

INTERVENTIONS: The trial emulated a conventional trial comparing optometrists' and ophthalmologists' decision-making, but vignettes, not patients, were assessed. Therefore, there were no interventions and the trial was virtual. Participants received training before assessing vignettes.

MAIN OUTCOME MEASURES: Primary outcome-correct classification of the activity status of a lesion based on a vignette, compared with a reference standard. Secondary outcomes-potentially sight-threatening errors, judgements about specific lesion components and participants' confidence in their decisions.

RESULTS: In total, 155 participants registered for the trial; 96 (48 in each group) completed all assessments and formed the analysis population. Optometrists and ophthalmologists achieved 1702/2016 (84.4%) and 1722/2016 (85.4%) correct classifications, respectively (OR 0.91, 95% CI 0.66 to 1.25; p=0.543). Optometrists' decision-making was non-inferior to ophthalmologists' with respect to the prespecified limit of 10% absolute difference (0.298 on the odds scale). Optometrists and ophthalmologists made similar numbers of sight-threatening errors (57/994 (5.7%) vs 62/994 (6.2%), OR 0.93, 95% CI 0.55 to 1.57; p=0.789). Ophthalmologists assessed lesion components as present less often than optometrists and were more confident about their classifications than optometrists.

CONCLUSIONS: Optometrists' ability to make nAMD retreatment decisions from vignettes is not inferior to ophthalmologists' ability. Shared care with optometrists monitoring quiescent nAMD lesions has the potential to reduce workload in hospitals.

TRIAL REGISTRATION NUMBER: ISRCTN07479761; pre-results registration.

Conventional versus hypofractionated high-dose intensity-modulated radiotherapy for prostate cancer: 5-year outcomes of the randomised, non-inferiority, phase 3 CHHiP trial

BACKGROUND: Prostate cancer might have high radiation-fraction sensitivity that would give a therapeutic advantage to hypofractionated treatment. We present a pre-planned analysis of the efficacy and side-effects of a randomised trial comparing conventional and hypofractionated radiotherapy after 5 years follow-up.

METHODS: CHHiP is a randomised, phase 3, non-inferiority trial that recruited men with localised prostate cancer (pT1b-T3aN0M0). Patients were randomly assigned (1:1:1) to conventional (74 Gy delivered in 37 fractions over 7·4 weeks) or one of two hypofractionated schedules (60 Gy in 20 fractions over 4 weeks or 57 Gy in 19 fractions over 3·8 weeks) all delivered with intensity-modulated techniques. Most patients were given radiotherapy with 3-6 months of neoadjuvant and concurrent androgen suppression. Randomisation was by computer-generated random permuted blocks, stratified by National Comprehensive Cancer Network (NCCN) risk group and radiotherapy treatment centre, and treatment allocation was not masked. The primary endpoint was time to biochemical or clinical failure; the critical hazard ratio (HR) for non-inferiority was 1·208. Analysis was by intention to treat. Long-term follow-up continues. The CHHiP trial is registered as an International Standard Randomised Controlled Trial, number ISRCTN97182923.

FINDINGS: Between Oct 18, 2002, and June 17, 2011, 3216 men were enrolled from 71 centres and randomly assigned (74 Gy group, 1065 patients; 60 Gy group, 1074 patients; 57 Gy group, 1077 patients). Median follow-up was 62·4 months (IQR 53·9-77·0). The proportion of patients who were biochemical or clinical failure free at 5 years was 88·3% (95% CI 86·0-90·2) in the 74 Gy group, 90·6% (88·5-92·3) in the 60 Gy group, and 85·9% (83·4-88·0) in the 57 Gy group. 60 Gy was non-inferior to 74 Gy (HR 0·84 [90% CI 0·68-1·03], pNI=0·0018) but non-inferiority could not be claimed for 57 Gy compared with 74 Gy (HR 1·20 [0·99-1·46], pNI=0·48). Long-term side-effects were similar in the hypofractionated groups compared with the conventional group. There were no significant differences in either the proportion or cumulative incidence of side-effects 5 years after treatment using three clinician-reported as well as patient-reported outcome measures. The estimated cumulative 5 year incidence of Radiation Therapy Oncology Group (RTOG) grade 2 or worse bowel and bladder adverse events was 13·7% (111 events) and 9·1% (66 events) in the 74 Gy group, 11·9% (105 events) and 11·7% (88 events) in the 60 Gy group, 11·3% (95 events) and 6·6% (57 events) in the 57 Gy group, respectively. No treatment-related deaths were reported.

INTERPRETATION: Hypofractionated radiotherapy using 60 Gy in 20 fractions is non-inferior to conventional fractionation using 74 Gy in 37 fractions and is recommended as a new standard of care for external-beam radiotherapy of localised prostate cancer.

FUNDING: Cancer Research UK, Department of Health, and the National Institute for Health Research Cancer Research Network.

Model-driven development of sensor network applications with optimization of non-functional constraints

Wireless sensor networks (WSNs) differ from conventional distributed systems in many aspects. The resource limitation of sensor nodes, the ad-hoc communication and topology of the network, coupled with an unpredictable deployment environment are difficult non-functional constraints that must be carefully taken into account when developing software systems for a WSN. Thus, more research needs to be done on designing, implementing and maintaining software for WSNs. This thesis aims to contribute to research being done in this area by presenting an approach to WSN application development that will improve the reusability, flexibility, and maintainability of the software. Firstly, we present a programming model and software architecture aimed at describing WSN applications, independently of the underlying operating system and hardware. The proposed architecture is described and realized using the Model-Driven Architecture (MDA) standard in order to achieve satisfactory levels of encapsulation and abstraction when programming sensor nodes. Besides, we study different non-functional constrains of WSN application and propose two approaches to optimize the application to satisfy these constrains. A real prototype framework was built to demonstrate the developed solutions in the thesis. The framework implemented the programming model and the multi-layered software architecture as components. A graphical interface, code generation components and supporting tools were also included to help developers design, implement, optimize, and test the WSN software. Finally, we evaluate and critically assess the proposed concepts. Two case studies are provided to support the evaluation. The first case study, a framework evaluation, is designed to assess the ease at which novice and intermediate users can develop correct and power efficient WSN applications, the portability level achieved by developing applications at a high-level of abstraction, and the estimated overhead due to usage of the framework in terms of the footprint and executable code size of the application. In the second case study, we discuss the design, implementation and optimization of a real-world application named TempSense, where a sensor network is used to monitor the temperature within an area.