The conformational landscape of RNA translational regulators and their potential as drug discovery targets

RNA is an underutilized target for drug discovery. Once thought to be a passive carrier of genetic information, RNA is now known to play a critical role in essentially all aspects of biology including signaling, gene regulation, catalysis, and retroviral infection. It is now well-established that RNA does not exist as a single static structure, but instead populates an ensemble of energetic minima along a free-energy landscape. Knowledge of this structural landscape has become an important goal for understanding its diverse biological functions. In this case, NMR spectroscopy has emerged as an important player in the characterization of RNA structural ensembles, with solution-state techniques accounting for almost half of deposited RNA structures in the PDB, yet the rate of RNA structure publication has been stagnant over the past decade. Several bottlenecks limit the pace of RNA structure determination by NMR: the high cost of isotopic labeling, tedious and ambiguous resonance assignment methods, and a limited database of RNA optimized pulse programs. We have addressed some of these challenges to NMR characterization of RNA structure with applications to various RNA-drug targets. These approaches will increasingly become integral to designing new therapeutics targeting RNA.

MULTI-BAND BOSE HUBBARD MODELS AND EFFECTIVE THREE-BODY INTERACTIONS

Experiments with ultracold atoms in optical lattice have become a versatile testing ground to study diverse quantum many-body Hamiltonians. A single-band Bose-Hubbard (BH) Hamiltonian was first proposed to describe these systems in 1998 and its associated quantum phase-transition was subsequently observed in 2002. Over the years, there has been a rapid progress in experimental realizations of more complex lattice geometries, leading to more exotic BH Hamiltonians with contributions from excited bands, and modified tunneling and interaction energies. There has also been interesting theoretical insights and experimental studies on “un- conventional” Bose-Einstein condensates in optical lattices and predictions of rich orbital physics in higher bands. In this thesis, I present our results on several multi- band BH models and emergent quantum phenomena. In particular, I study optical lattices with two local minima per unit cell and show that the low energy states of a multi-band BH Hamiltonian with only pairwise interactions is equivalent to an effec- tive single-band Hamiltonian with strong three-body interactions. I also propose a second method to create three-body interactions in ultracold gases of bosonic atoms in a optical lattice. In this case, this is achieved by a careful cancellation of two contributions in the pair-wise interaction between the atoms, one proportional to the zero-energy scattering length and a second proportional to the effective range. I subsequently study the physics of Bose-Einstein condensation in the second band of a double-well 2D lattice and show that the collision aided decay rate of the con- densate to the ground band is smaller than the tunneling rate between neighboring unit cells. Finally, I propose a numerical method using the discrete variable repre- sentation for constructing real-valued Wannier functions localized in a unit cell for optical lattices. The developed numerical method is general and can be applied to a wide array of optical lattice geometries in one, two or three dimensions.

Construção de um aparato experimental para monitoramento in situ da deposição de filmes finos de titânio por magnetron sputtering

The technique of surface coating using magnetron sputtering is one of the most widely used in the surface engineering, for its versatility in obtaining different films as well as in the micro / nanometric thickness control. Among the various process parameters, those related to the active species of the plasma are of the most fundamental importance in the mechanism and kinetics of deposition. In order to identify the active species of the plasma, parameters such as gas flow, pressure and density of electric power were varied during titanium coating on glass substrate. By flowing argon gas of 10, 20, 30, 40 and 50 sccm (cubic centimeters per minute) for each gas flow a sequential scan of the electric current of 0.10, 0.20, 0.30, 0.40 , 0.50 A. The maximum value of 0.50 A was chosen based both on literature data and on limitations of the equipment. The monitoring of plasma species present during the deposition was carried out in situ by the technique of optical emission spectroscopy (OES) through the spectrometer Ocean Optics USB2000 Series. For this purpose, an apparatus was developed to adapt the OES inside the plasma reactor to stay positioned closest to the target. The radiations emitted by the species were detected by an optical fiber placed behind the glass substrate and their intensities as a function of wavelength were, displayed on a monitor screen. The acquisition time for each condition of the plain parameters was related to the minima of spectral lines intensities due to the film formed on the substrate. The intensities of different emission lines of argon and titanium were then analyzed as a function of time, to determine the active species and estimate the thickness of the deposited films. After the deposition, the coated glasses thin films were characterized by optical transmittance through an infrared laser. It was found that the thickness and deposition rate determined by in situ analysis were consistent with the results obtained by laser transmittance

Análise de modelos geológicos utilizando percolação dinâmica

In the present study we elaborated algorithms by using concepts from percolation theory which analyze the connectivity conditions in geological models of petroleum reservoirs. From the petrophysical parameters such as permeability, porosity, transmittivity and others, which may be generated by any statistical process, it is possible to determine the portion of the model with more connected cells, what the interconnected wells are, and the critical path between injector and source wells. This allows to classify the reservoir according to the modeled petrophysical parameters. This also make it possible to determine the percentage of the reservoir to which each well is connected. Generally, the connected regions and the respective minima and/or maxima in the occurrence of the petrophysical parameters studied constitute a good manner to characterize a reservoir volumetrically. Therefore, the algorithms allow to optimize the positioning of wells, offering a preview of the general conditions of the given model s connectivity. The intent is not to evaluate geological models, but to show how to interpret the deposits, how their petrophysical characteristics are spatially distributed, and how the connections between the several parts of the system are resolved, showing their critical paths and backbones. The execution of these algorithms allows us to know the properties of the model s connectivity before the work on reservoir flux simulation is started

Diversidad alimentaria en los niños entre 6 y 23 meses de edad en el área de hospitalización de clínica y cirugía pediátrica del Hospital Vicente Corral Moscoso en la ciudad de Cuenca. Ecuador 2015

ANTECEDENTES: Los dos primeros años de vida constituyen un período crítico para la nutrición de los niños. Según la Encuesta Nacional de Salud y Nutrición 2011-2013 cerca de la mitad de niños de 6 a 11 meses no acceden a una variedad adecuada de alimentos. OBJETIVO GENERAL: Establecer la diversidad alimentaria en los niños y niñas de 6 a 23 meses de edad por un lapso de 5 meses en el año 2015 ingresados en el área de Clínica y Cirugía Pediátrica del Hospital Vicente Corral Moscoso. METODOLOGÍA: Estudio descriptivo, en el levantamiento de datos se utilizó entrevistas, revisión de historias clínicas. La tabulación y análisis de los datos se efectuó en SPSS 19 empleando medidas de tendencia central y de distribución en variables cuantitativas; frecuencias y porcentajes en variables cualitativas. La muestra fue de 171 niños de 6 a 23 meses hospitalizados en el área de cirugía y clínica pediátrica del Hospital Vicente Corral Moscoso. RESULTADOS: Se demostró que menos del 23% de los infantes tienen su peso normal, predominando los emaciados y emaciados severos, más marcado en las niñas. La Diversidad Alimentaria, Frecuencia Mínima de Comidas y Dieta Mínima Alimentaria en relación al sexo no arrojaron relación estadística significativa, pero se evidenció un aumento estadísticamente significativo con el incremento de la edad; siendo todos los alimentos consumidos en más del 80% de los infantes a excepción de las legumbres y nueces. Las frutas y verduras ricas en Vitamina A, lácteos y carnes son los más empleados

Dispositivi ottici per la misura di corrente e di tensione

In questa tesi vengono analizzati i principi fisici che stanno alla base dei dispositivi ottici di misura di tensioni e di correnti e, in particolare, vengono presentate le differenti soluzioni tecnologiche investigate dai produttori. La trattazione si concentra principalmente sulle tecniche di misura polarimetriche, che riguardano mutamenti indotti nello stato di polarizzazione della luce, mentre essa viaggia attraverso una fibra ottica, a causa di fenomeni esterni di interesse (come campi magnetici o elettrici). Le tecniche ottiche di misura, in futuro, avranno ruoli sempre più predominanti nel settore della fornitura di energia elettrica, dove offrono miglioramenti in sensibilità e prestazioni, rispetto ai convenzionali sistemi, riducendo inoltre i costi grazie alla minima richiesta di isolamento. Esistono, però, ancora dei problemi da risolvere come l'influenza della temperatura ambientale nella misura o l'affidabilità dei dispositivi per lunghi funzionamenti.

Shaken not stirred: creating exotic angular momentum states by shaking an optical lattice

We propose a method to create higher orbital states of ultracold atoms in the Mott regime of an optical lattice. This is done by periodically modulating the position of the trap minima (known as shaking) and controlling the interference term of the lasers creating the lattice. These methods are combined with techniques of shortcuts to adiabaticity. As an example of this, we show specifically how to create an anti-ferromagnetic type ordering of angular momentum states of atoms. The specific pulse sequences are designed using Lewis-Riesenfeld invariants and a fourlevel model for each well. The results are compared with numerical simulations of the full Schrodinger equation.

Diálogos de La Habana (2012-2016) : ¿Ahora sí la paz?

Tras conocer cuatro años de debate (dentro y fuera de La Habana), los borradores de dos puntos de la agenda y presenciar el crecimiento de bandas criminales y/u organizaciones sucesoras del paramilitarismo, de la mano de la expansión de economías ilegales y una polarización creciente (y preocupante por sus características) en torno a la paz y el conflicto social/armado en el país, el presente trabajo pretende analizar a profundidad el carácter y alcance de los discursos emitidos por los negociadores en La Habana.

Studio delle risposte comportamentali, produttive e sanitarie di bovine in lattazione esposte a diversi regimi dietetici

L'unifeed a secco è il più diffuso nell'areale del Parmigiano Reggiano. In questa situazione, la peNDF deve essere ridotta per evitare selezione. Di conseguenza spesso presenta valori sotto la soglia minima. In più, spesso i fieni utilizzati sono di scarso valore nutritivo e si rendono necessari elevati livelli di concentrati nella razione. Tutto questo può portare alla diminuzione del tempo di ruminazione e produzione di saliva, aumentando il rischio di SARA. Dopo queste brevi premesse, due prove sono state effettuate presso la stalla sperimentale dell'università di Bologna. La prima con lo scopo di studiare il comportamento alimentare di vacche in lattazione sottoposte a regimi ad libitum/razionato con assenza/presenza di fieno lungo. La seconda si svolse con un improvviso cambio di stabulazione, dalla libera alla fissa, e quota di concentrati nell'unifeed. Da queste prove un grande mole di dati è stata registrata, grazie ai collari della ruminazione, boli reticolari e mangiatoie automatiche. I risultati ottenuti ci hanno permesso di confermare le interconnessioni tra comportamento alimentare, ruminazione e pH. Abbiamo anche verificato l'importanza di costanza di preparazione dell'unifeed e la grande capacità di adattamento delle bovine. Infatti la variabilità nelle gestione della mandria può provocare importanti sanitari. Quindi suggeriamo la supplementazione di fieno lungo in mangiatoia e lo sviluppo di tecnologia NIR in linea sul carro miscelatore. Infine sono state registrate importanti differenze individuali nel far fronte agli stati di stress alimentare. Uno studio più approfondito di questi aspetti sicuramente avrebbe risvolti positivi nella gestione della mandria e aprile la possibilità all'introduzione di nuovi indici di selezione.

Studio numerico dell’effetto dell’iniezione d’acqua sul rischio di detonazione di motori GDI ad alta potenza specifica

Nel contesto motoristico odierno, in cui le normative sulle emissioni sono sempre più stringenti, il costo dei carburanti è in costante rialzo e il diffondersi della consapevolezza che l’inquinamento prodotto dall’uomo ha alterato irreversibilmente il delicato equilibrio climatico, ha spinto i legislatori verso l’introduzione di norme sempre più stringenti per quanto riguarda le emissioni massime consentite ai motori ad accensione comandata. Questo ha portato alla ricerca di strategie che permettessero di proporre motori più efficienti mantenendo al contempo elevati livelli prestazionali. Il presente lavoro ha voluto meglio delineare le potenzialità e criticità di un sistema di iniezione d’acqua diretto studiandone gli effetti sul ciclo medio di combustione di un motore GDI ad alta potenza specifica alimentato con miscela stechiometrica. La metodica di ricerca è stata di tipo numerico tramite l’adozione di simulazioni CFD tridimensionali. Dopo una prima fase di studio per determinare la miglior combinazione di timing e pressione di iniezione in grado di portare i migliori benefici sotto l’aspetto termo-fluidodinamico nel motore in esame, si è analizzata la fase di combustione, realizzata con diversi anticipi e per quantitativi variabili d’acqua iniettata, procedendo poi al confronto con i risultati di combustione in condizioni di miscela ricca e assenza di acqua, rappresentativa delle condizioni di funzionamento attuali, al fine di individuare la minima massa d’acqua necessaria all’ottenimento delle medesime prestazioni. Si è proceduto poi a ricercare la massima prestazione tramite l’adozione di elevate pressioni d'iniezione, tali da permettere l’impiego di consistenti masse d’acqua. Infine, si sono indagati gli effetti dell’iniezione d’acqua al crescere del rapporto di compressione.

Effective procedure for the optimization of the linear controller in an industrial drive for a nonlinear mechanism

Il progetto di tesi è incentrato sull’ottimizzazione del procedimento di taratura dei regolatori lineari degli anelli di controllo di posizione e velocità presenti negli azionamenti usati industrialmente su macchine automatiche, specialmente quando il carico è ad inerzia variabile in dipendenza dalla posizione, dunque non lineare, come ad esempio un quadrilatero articolato. Il lavoro è stato svolto in collaborazione con l’azienda G.D S.p.A. ed il meccanismo di prova è realmente utilizzato nelle macchine automatiche per il packaging di sigarette. L’ottimizzazione si basa sulla simulazione in ambiente Matlab/Simulink dell’intero sistema di controllo, cioè comprensivo del modello Simulink degli anelli di controllo del drive, inclusa la dinamica elettrica del motore, e del modello Simscape del meccanismo, perciò una prima necessaria fase del lavoro è stata la validazione di tali modelli affinché fossero sufficientemente fedeli al comportamento reale. Il secondo passo è stato fornire una prima taratura di tentativo che fungesse da punto di partenza per l’algoritmo di ottimizzazione, abbiamo fatto ciò linearizzando il modello meccanico con l’inerzia minima e utilizzando il metodo delle formule di inversione per determinare i parametri di controllo. Già questa taratura, seppur conservativa, ha portato ad un miglioramento delle performance del sistema rispetto alla taratura empirica comunemente fatta in ambito industriale. Infine, abbiamo lanciato l’algoritmo di ottimizzazione definendo opportunamente la funzione di costo, ed il risultato è stato decisamente positivo, portando ad un miglioramento medio del massimo errore di inseguimento di circa il 25%, ma anche oltre il 30% in alcuni casi.

La teoria classica dei campi

In questa tesi verrà analizzata la dinamica dei sistemi conservativi a infiniti gradi di libertà, descritti dai campi. Verrà utilizzato l'approccio della meccanica lagrangiana, in cui, partendo da un principio, il principio di minima azione, si arriverà alla scrittura delle equazioni del moto, dette equazioni di Eulero-Lagrange, governate da una funzione, detta Lagrangiana. Successivamente si descriverà il formalismo hamiltoniano, in cui le equazioni di Eulero-Lagrange verranno riscritte in nuove coordinate, e interverrà una nuova funzione, detta Hamiltoniana. Verrà inoltre affrontato un altro argomento, in cui si vedranno quantità del sistema che si conservano nel tempo. Questa legge di conservazione, descritta dal Teorema di Noether, è dovuta a simmetrie della Lagrangiana, ovvero a trasformazioni continue delle coordinate del sistema che lasciano la Lagrangiana invariata. Ad ogni simmetria della Lagrangiana corrisponde una quantità conservata. Infine, per concludere, verrà applicato il metodo lagrangiano al sistema descritto dal campo elettromagnetico, e da qui si vedrà che le equazioni di Eulero-Lagrange diventeranno le note equazioni di Maxwell.

Il segnale di bioimpedenza per il monitoraggio remoto multiparametrico dei pazienti affetti da COVID-19: il sistema MySIGN

Il CoViD-19, infezione dell’apparato respiratorio causata dal virus SARS-COV-2, può indurre una congestione polmonare acuta caratterizzata da dispnea, bassa saturazione di ossigeno e, spesso, infiltrazioni di liquido nei polmoni. In letteratura sono presenti diversi studi sul monitoraggio della congestione polmonare, seppur di diversa eziologia, per mezzo del segnale di bioimpedenza transtoracica. Questa grandezza quantifica la resistenza opposta dai tessuti al passaggio di una minima corrente alternata che diminuisce in relazione al maggiore contenuto di liquido nel tessuto polmonare patologico. Il monitoraggio remoto dello stato polmonare del paziente CoViD-19 mediante bioimpedenza transtoracica rappresenterebbe una soluzione ottimale in termini di pervasività, semplicità di sistema, sicurezza dal contagio e non invasività. Questo studio, inquadrato in un più ampio progetto regionale, MySIGN, si pone come obiettivo quello di caratterizzare il funzionamento di una scheda prototipale e individuare il setup sperimentale più idoneo per l’acquisizione dei segnali ECG e di bioimpedenza. Per confermare le ipotesi sulla variazione di impedenza è stato scelto come gold standard un sistema commerciale (Edema Guard Monitor) del quale sono state valutate la ripetibilità e sensibilità nell’effettuare misure di impedenza. Vengono perciò riportate le principali soluzioni progettuali per l’acquisizione dei segnali bioimpedenziometrici ed elettrocardiografici, le relative elaborazioni e gli algoritmi che permettono di ricavare stime di frequenza respiratoria, battito cardiaco e intervallo QT. Tali informazioni saranno poi integrate con misure di temperatura ed SpO2 in modo tale da fornire al personale sanitario una panoramica completa dello stato del paziente. La scheda di acquisizione verrà integrata nel dispositivo di telemonitoraggio del progetto MySIGN, il quale sarà impiegato in uno studio di sperimentazione clinica e successivamente andrà incontro all’iter di marcatura CE.

Sviluppo di un sistema per gestire e partizionare segnali neurali

La Brain Computer Interface, con l’acronimo BCI, è un mezzo per la comunicazione tra cervello e macchina. La comunicazione si basa sulla emanazione di segnali elettrici del cervello che vengono rilevati da un dispositivo, il quale invia i segnali digitalizzati ad un elaboratore. I segnali elettrici, chiamati EEG, permettono al cervello di regolare la comunicazione tra le diverse cellule neurali. La BCI intercetta questi segnali e, previa elaborazione, permette di ottenere diversi diagrammi, detti metriche, per poter misurare, sotto svariati aspetti, il funzionamento del cervello. Le ricerche scientifiche sulle EEG hanno rilevato una correlazione tra i segnali elettrici nel cervello di un soggetto con il suo livello di performance e stato emotivo. È quindi possibile comprendere, tramite una serie di parametri, come la mente dei soggetti reagisce a stimoli esterni di svariata tipologia durante lo svolgimento di un’attività. L’elaboratore, che riceve il segnale dalla BCI, è il componente che si occupa di trasformare i segnali elettrici, generati dal cervello e digitalizzati, in risultati facilmente interpretabili dall’utente. Elaborare i segnali EEG in tempo reale porta a dover utilizzare algoritmi creati appositamente per questo scopo e specifici perle metriche preposte. Lo scopo di questa tesi è quello di presentare un progetto sullo sviluppo della fase di smistamento dei dati ricevuti dall’elaboratore. Nel contempo si fornirà una conoscenza scientifica minima per comprendere le scelte fatte. Tale progetto è stato reso possibile dalla collaborazione con l’azienda Vibre, che si dedica allo sviluppo di un sistema comprendente BCI ed elaboratore.

Classificazione di Radiografie Toraciche per la Diagnosi del COVID-19 con Reti Convoluzionali e Vision Transformer

Negli ultimi due anni, per via della pandemia generata dal virus Covid19, la vita in ogni angolo del nostro pianeta è drasticamente cambiata. Ad oggi, nel mondo, sono oltre duecentoventi milioni le persone che hanno contratto questo virus e sono quasi cinque milioni le persone decedute. In alcuni periodi si è arrivati ad avere anche un milione di nuovi contagiati al giorno e mediamente, negli ultimi sei mesi, questo dato è stato di più di mezzo milione al giorno. Gli ospedali, soprattutto nei paesi meno sviluppati, hanno subito un grande stress e molte volte hanno avuto una carenza di risorse per fronteggiare questa grave pandemia. Per questo motivo ogni ricerca in questo campo diventa estremamente importante, soprattutto quelle che, con l'ausilio dell'intelligenza artificiale, riescono a dare supporto ai medici. Queste tecnologie una volta sviluppate e approvate possono essere diffuse a costi molto bassi e accessibili a tutti. In questo elaborato sono stati sperimentati e valutati due diversi approcci alla diagnosi del Covid-19 a partire dalle radiografie toraciche dei pazienti: il primo metodo si basa sul transfer learning di una rete convoluzionale inizialmente pensata per la classificazione di immagini. Il secondo approccio utilizza i Vision Transformer (ViT), un'architettura ampiamente diffusa nel campo del Natural Language Processing adattata ai task di Visione Artificiale. La prima soluzione ha ottenuto un’accuratezza di 0.85 mentre la seconda di 0.92, questi risultati, soprattutto il secondo, sono molto incoraggianti soprattutto vista la minima quantità di dati di training necessaria.