Caracterizacion biofisica y suelos de los sistemas cafetaleros en la zona baja humeda de Matagalpa

El presente estudio se llevó a cabo en los municipios de San Ramón, Tuma / La Dalia y Pancasán en el departamento de Matagalpa comprendidos en altitudes de entre 600–800 m.s.n.m. con precipitaciones anuales que oscilan entre 1300–1500mm anuales, temperaturas promedios de 23–26 ºC con una humedad relativa aproximada de 80 %, donde se caracterizaron siete sistemas agroforestales con café, bajo diferentes niveles tecnológicos,cafetal a pleno sol y moderado uso de fertilizantes químicos; cafetal con sombra de árboles leguminosos y no leguminosos (moderado uso de fertilizantes químicos); cafetal con sombra de árboles leguminosos y no leguminosos (moderado uso de insumos orgánicos y bajo uso de insumos orgánicos). Tres áreas fueron seleccionadas en cada finca comprendidos unos 20 árboles de cafetos cubiertas por la influencia homogénea de los árboles de sombra. En éstas áreas se realizó la caracterización física y química del suelo y la cuantificación del matillo,todo ello realizado en un marco de 0.25 m2 dispuestos en la hilera y calle de los cafetos.Además se midieron variables correspondientes a los árboles de cafetos y de sombra. Toda la información obtenida fue en dos fincas por sistema agroforestal y nivel tecnológico. Entre los resultados más relevantes están: la variedad Catimor es tradicionalmente la más cultivada por los productores. Se encontró una mayor diversidad de especies de sombra en el moderado orgánico en los sistemas Leguminoso y No leguminoso con valores de 3–8 especies de árboles diferentes con predominancia de guaba y el laurel. La densidad de cafetos en todos los sistemas tu vieron un promedio de 5,404 plantas ha-1 (3797 plantas mz). Mientras que la mayor población de árboles y porcentaje de sombra se obtuvo en los sistemas con especies leguminosas con 522 árboles ha-1 y 73.63 % de sombra respectivamente. Sin embargo el cafetal a pleno sol obtuvo el mejor rendimiento productivo con 2,053.55kg ha-1. Las mayores concentraciones de N y P en la biomasa vegetal se encontraron en los residuos provenientes de los sistemas leguminosos con 2.5% (324.26 kg ha-1) y 0.06 % (8.01 kg ha-1) respectivamente;mientras las mayores concentraciones de K en los sistemas leguminosos y no leguminosos fue de 1.36% (80.92kg ha-1) y 1.35 % (68.43kg ha-1) respectivamente.La profundidad de los suelos varía de 0-42cm con una textura que va de franco- arcillosa a franco-arcillolimosa,con xii colores que van de café oscuros a amarillentos y hasta rojizos, una capacidad de intercambio catiónico alta (23.6-49.95 meq/100g suelo) y una acidez bien marcada.Las mayores concentraciones de materia orgánica se encontraron en los sistemas no leguminosos en la profundidad de 0-5 cm.con un promedio de 11.72 %. Mientras en el caso de N y P en los suelos cafetaleros las mayores cantidades se obtuvieron en la parte superficial del suelo disminuyendo considerablemente a medida que se profundizaba el muestreo.

Valutazione sperimentale della rigenerazione cartilaginea articolare dopo stimolazione biofisica con campi elettromagnetici pulsati in associazione a trattamenti chirurgici

Diverse tecniche di ingegneria tessutale sono state sviluppate per promuovere la riparazione delle lesioni della cartilagine articolare. Nonostante i buoni risultati clinici a breve termine, il tessuto rigenerato fallisce nel tempo poiché non possiede le caratteristiche meccaniche e funzionali della cartilagine articolare nativa. La stimolazione con campi elettromagnetici pulsati (CEMP) rappresenta un approccio terapeutico innovativo. I CEMP aumentano l’attività anabolica dei condrociti con conseguente incremento della sintesi della matrice, e limitano l’effetto catabolico delle citochine pro-infiammatorie riducendo la degradazione della cartilagine nel microambiente articolare. I CEMP agiscono mediante l’up-regolazione dei recettori adenosinici A2A potenziando il loro affetto anti-infiammatorio. Lo scopo di questo studio è stato quello di valutare l’effetto della stimolazione con CEMP sulla guarigione di difetti osteocondrali in un modello sperimentale nel coniglio. Un difetto osteocondrale del diametro di 4mm è stato eseguito nel condilo femorale mediale di entrambe le ginocchia di 20 conigli. A destra la lesione è stata lasciata a guarigione spontanea mentre a sinistra e stata trattata mediante inserimento di scaffold collagenico o trapianto di cellule mesenchimali midollari sul medesimo scaffold precedentemente prelevate dalla cresta iliaca. In base al trattamento eseguito 10 animali sono stati stimolati con CEMP 4 ore/die per 40 giorni mentre altri 10 hanno ricevuto stimolatori placebo. Dopo il sacrificio a 40 giorni, sono state eseguite analisi istologiche mediante un punteggio di O’Driscoll modificato. Confrontando le lesioni lasciate a guarigione spontanea, la stimolazione con CEMP ha migliorato significativamente il punteggio (p=0.021). Lo stesso risultato si è osservato nel confronto tra lesioni trattate mediante trapianto di cellule mesenchimali midollari (p=0.032). Nessuna differenza è stata osservata tra animali stimolati e placebo quando la lesione è stata trattata con il solo scaffold (p=0.413). La stimolazione con CEMP è risultata efficace nel promuovere la guarigione di difetti osteocartilaginei in associazione a tecniche chirurgiche di ingegneria tessutale.

Avaliação da toxicidade da emodina e sua associação com radiação ultravioleta A em cepas de Escherichia coli e células da linhagem A549

A emodina é uma antraquinona estruturalmente semelhante à aloe-emodina e ambas tem sido apontadas como capazes de causar lesões oxidativas pela produção de ERO. Sua presença em produtos dermocosméticos e de higiene pessoal, associada às informações de que a fotoativação de antraquinonas levaria ao aumento de lesões oxidativas causadas por ERO, torna relevante o estudo da associação da emodina com a radiação UVA. O objetivo desse trabalho foi avaliar a citotoxicidade induzida pela associação da emodina com doses subletais de radiação UVA, em células de Escherichia coli (selvagem e cepas deficientes em enzimas do BER), através de ensaios de sobrevivência bacteriana (taxa de dose de UVA igual a 20J/m/s, totalizando 108kJ/m ao final de 90min de experimento), e em células da linhagem A549 pela exclusão do corante azul de tripan e sobrevivência clonogênica(taxa de dose de UVA igual a 20J/m/s, totalizando 36kJ/m ao final de 30min de experimento). Além disso, a genotoxicidade desses agentes foi estudada por eletroforese em gel de agarose de DNA plasmidial (taxa de dose de UVA igual a 16J/m/s, totalizando 57,6kJ/m ao final de 60min de experimento). De acordo com os resultados: i) Concentrações iguais ou abaixo de 5,55mM de emodina não alteraram a sobrevivência em nenhuma das cepas estudas; ii) As proteínas Xth e Fpg parecem ter um papel importante no reparo das lesões causadas pela emodina, em altas concentrações, sugerindo a participação do reparo por excisão de bases (BER) nesse processo; iii) A associação da emodina com a radiação UVA se mostrou citotóxica em todas as cepas de E. coli; iv) O gene nfo foi o mais importante na resistência bacteriana às lesões induzidas pela associação dos dois agentes, reforçando o envolvimento do BER e indicando uma possível participação do reparo por incisão de nucleotídeos (NIR); v) A emodina parece ter interagido com o DNA plasmidial, alterando seu padrão de migração no gel de agarose; vi) Em células da linhagem A549, a emodina causa efeitos tóxicos imediatos que parecem ser reparados ao longo do tempo. Porém, quando a droga permaneceu por 24 horas em contato com as células, houve uma diminuição na sobrevivência celular que parece ser dosedependente; vii) As concentrações de 10μM e 25μM de emodina, quando associadas ao UVA, se mostraram responsáveis pela redução de mais de 50% na sobrevivência nas células A549, chegando a 100% de morte quando a concentração de emodina foi de 50μM; viii) A radiação UVA potencializou os efeitos citotóxicos da emodina, nos 2 modelos experimentais do presente estudo, indicando que a interação da emodina com a radiação UVA seja genotóxica e portanto prejudicial à saúde.

Efeito do docetaxel e da ciclofosfamida nas alterações da matriz óssea

A Organização Mundial de Saúde (OMS) estima para 2030, 27 milhões de casos incidentes de câncer. No Brasil, segundo o Instituto Nacional do Câncer, foram estimados 518.510 casos novos de câncer para os anos de 2012 e 2013. Dessa estimativa, 52.680 correspondem ao câncer de mama (CM), com um risco estimado de 52 novos casos a cada 100.000 mulheres. O câncer de mama é um dos tipos de câncer mais comuns no mundo todo. Hoje se sabe que o tratamento para o CM pode levar ao surgimento de diferentes efeitos adversos tardios, entre eles a osteoporose. Uma das principais causas de surgimento da osteoporose é a menopausa precoce, que ocorre através da diminuição da concentração de estrogênio sérico. Este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos na matriz óssea induzidos pela quimioterapia, simulando um tratamento para o CM, em ratas Wistar.Ratas Wistar, com aproximadamente 3 meses de idade, foram divididas em: grupo controle e grupo que recebeu quimioterapia com poliquimioterápico docetaxel + ciclofosfamida (TC). A quimioterapia foi administrada em 4 ciclos, com intervalo de 1 semana entre eles. Os ratos foram submetidos à eutanásia 5 meses após o término do tratamento, para que os efeitos tardios pudessem ser avaliados. Vários estudos foram conduzidos: dosagem sorológica de estradiol, ensaios histológicos através de imunohistoquímica, micro-fluorescência de Raios-X, micro-tomografia computadorizada. Além de microscopia eletrônica de transmissão e varredura.Analisando os resultados obtidos em conjunto, sugere-se que a etapa inicial para o desenvolvimento da osteoporose, causada pelo poliquimioterápico TC, seja a diminuição da função ovariana. Este evento leva à diminuição da concentração de estrogênio sérico, o que causa a atrofia uterina. Concomitante a estes fatos, o TC causa redução na concentração de zinco no tecido ósseo. Estes resultados associados causam um desequilíbrio na relação osteoblastos/osteoclastos no osso. A redução do estrogênio leva à diminuição da apoptose de osteoclastos, enquanto que a redução do zinco inibe a função dos osteoblastos. Este desequilíbrio interfere no turnover do osso, de forma a aumentar a reabsorção óssea. Deste modo, o percentual de osso fica reduzido, as trabéculas tornam-se mais finas e espaçadas. O endpoint deste processo é a osteoporose.A administração dos poliquimioterápicos docetaxel e ciclofosfamida em conjunto leva a diminuição da massa óssea, a adelgaçamento das trabéculas e o aumento do espaço entre elas. Estas observações sugerem que realmente as ratas tratadas com TC apresentam osteoporose. Concluímos que tanto o estrogênio quanto o zinco têm papel fundamental no desenvolvimento desta patologia após quimioterapia com TC.

Estudo dos efeitos da radioterapia no tecido cardíaco e sua associação com o metabolismo energético

Durante o tratamento radioterápico para tumores localizados na região torácica, parte do coração frequentemente é incluída no campo de tratamento e pode receber doses de radiação ionizante, significativas em relação à terapêutica. A irradiação do coração é capaz de causar importantes complicações cardíacas ao paciente, caracterizadas por alterações funcionais progressivas cerca de 10 a 20 anos após a exposição do órgão. Devido ao seu alto grau de contração e grande consumo energético, o tecido cardíaco é altamente dependente do metabolismo oxidativo que ocorre nas mitocôndrias. Danos as estas organelas podem levar ao decréscimo da produção de energia, tendo um impacto direto sobre a performance cardíaca. Ainda, ao interagir com as células, a radiação ionizante pode gerar uma série de eventos bioquímicos que conduzem a uma resposta celular complexa, em que muitas proteínas parecem estar envolvidas. Tendo em vista tais conhecimentos, o objetivo do estudo foi avaliar o aspecto ultraestrutural do tecido cardíaco, a bioenergética mitocondrial e a expressão diferencial de proteínas após irradiação. Os ensaios foram realizados em amostras de tecido cardíaco de ratos Wistar irradiados com dose única de 20 Gy direcionada ao coração. As análise tiveram início 4 e 32 semanas após irradiação. A análise ultraestrutural foi realizada através de microscopia eletrônica de transmissão. A respiração mitocondrial foi mensurada em oxígrafo, a partir das taxas de consumo de oxigênio pelas fibras cardíacas. A identificação de proteínas diferencialmente expressas foi investigada através de duas técnicas proteômicas: 2D-DIGE (2-D Fluorescence Difference Gel Electrophoresis) e uma abordagem label-free seguida de espectrometria de massas. Os resultados mostraram que os efeitos tardios da radiação incluem a degeneração das mitocôndrias e das unidades contráteis do tecido cardíaco, disfunções na cadeia respiratória mitocondrial e expressão diferencial de proteínas envolvidas no metabolismo energético de carboidratos, lipídeos e da fosfocreatina. De forma geral, o estudo mostrou que a irradiação cardíaca prejudica o processo de síntese energética, conduzindo a um déficit da taxa respiratória mitocondrial como efeito tardio. Tal evento pode culminar em disfunções mecânicas no coração, caracterizando o desenvolvimento de doenças cardíacas radioinduzidas.

Influência de um extrato aquoso de Coriandrum sativum na marcação in vitro de constituintes sanguíneos com tecnécio-99m e de sua associação com vibração gerada por plataforma oscilante na biodistribuição do radiofármaco Na99mTcO4 e na concentração de biomarcadores em ratos Wistar

Coriandrum sativum, conhecido popularmente como coentro, é um vegetal usado na alimentação humana. Também é utilizado como planta medicinal para tratamento de diabetes, complicações gastrintestinais, e como um antiedêmico, antisséptico e emenagogo. Em investigações acerca dos efeitos do extrato de plantas, é importante a determinação de alguns parâmetros físico-químicos. Diversos modelos experimentais têm sido usados, inclusive com o emprego de radionuclídeos. Em procedimentos da Medicina Nuclear que auxiliam o diagnóstico de doenças, o tecnécio-99m (99mTc) é o radionuclídeo mais utilizado. Hemácias marcadas com 99mTc estão entre as várias estruturas celulares que podem ser marcadas com este radionuclídeo e usadas como radiofármaco. Para a marcação com 99mTc é necessária a presença de um agente redutor, e o mais utilizado é o cloreto estanoso (SnCl2). As terapias com drogas e condições de dieta além de doenças podem alterar a marcação de constituintes sanguíneos, bem como a biodistribuição de diferentes radiofármacos. A exposição às vibrações geradas por plataforma oscilatória produz exercícios de corpo inteiro. O objetivo deste estudo foi caracterizar a preparação de um extrato do Coriandrum sativum, através de parâmetros físico-químicos, verificar os efeitos desse produto natural na radiomarcação de constituintes sanguíneos e em associação à vibração gerada pela plataforma na biodistribuição de Na99mTcO4 e na concentração de alguns biomarcadores. O extrato de coentro teve a o pico de absorbância em 480 nm. O extrato de coentro foi inversamente correlacionado com a concentração na condutividade elétrica. Foi encontrado o maior valor de pH na menor concentração do extrato (0,5 mg/mL). Não houve uma alteração significativa na marcação de constituintes sanguíneos com 99mTc. E a associação do extrato de coentro e vibração gerada por plataforma com frequência de 12 Hz teve efeito no baço, como observado na fixação do radiofármaco nesse órgão e ação em alguns órgãos alternando a concentração de alguns biomarcadores. Em conclusão, parâmetros físico-químicos podem ser úteis para caracterizar o extrato estudado. Provavelmente, as propriedades redox associadas com substâncias desse extrato podem ser os responsáveis pela ausência do efeito na radiomarcação de constituintes sanguíneos. A determinação da captação do Na99mTcO4 em diferentes órgãos permite verificar que o extrato de coentro sozinho não foi capaz de interferir na biodistribuição do radiofármaco. Contudo o tratamento de animais com vibração gerada pela plataforma alterou significativamente a fixação do pertecnetato de sódio no baço e a concentração do colesterol, triglicerídeo, CK e bilirrubina.

Estudo e desenvolvimento de um modelo de análise de risco para Radiocirurgia intracraniana

Mundialmente, eventos relatados constituídos por incidentes e acidentes em radioterapia, tem aumentado ao longo dos últimos 25 anos e a maioria destes eventos são resultados de falha humana, além de terem ocorrido com maior frequência em centros sofisticados que utilizam alta tecnologia. Em radioterapia a Gestão da Qualidade necessita de uma abordagem prospectiva através de análise de risco. Esta abordagem é defendida por recentes publicações por ser atualmente uma urgência em virtude do expressivo número de acidentes ocorridos. Dada a complexidade do processo em radioterapia, a busca pela qualidade do tratamento de forma a garantir a segurança do paciente é um dos assuntos mais discutidos mundialmente. Embora apenas 14% dos centros de radioterapia no Brasil ofereçam tratamentos com a técnica de radiocirurgia intracranial (SRS), estudos relativos a qualidade do tratamento relacionada a segurança do paciente submetido à esta técnica, é de relevante importância, pois qualquer desvio da dose prescrita é considerado muito mais crítico que em outras modalidades de tratamento radioterápico, já que são utilizadas altas doses de radiação que em geral variam de 10 Gy a 40 Gy para lesões até 50 mm de diâmetro, que são aplicadas em uma única fração ou até cinco frações. Tendo em vista tais conhecimentos, o objetivo deste trabalho foi atender um novo paradigma de Gestão da Qualidade, através do desenvolvimento de um modelo de análise de risco e de um Índice de Qualidade para a SRS no Brasil, a partir da técnica de Mapa do Processo e FMEA utilizadas pelo TG 100/AAPM. O trabalho foi desenvolvido em três centros de radioterapia de referência em alta tecnologia, dois localizados no Rio de Janeiro e um em São Paulo. Um Mapa do Processo de SRS foi identificado em cada centro de radioterapia e em seguida foi aplicada a técnica FMEA para todos os subprocessos identificados no mapa. A partir dos valores de NPR obtidos pela FMEA foi realizado um ranqueamento dos modos de falha. Modos de falha com NPR ≥ 100 e S ≥ 7 foram escolhidos como prioridade para implementação de estratégias de segurança. A partir das pontuações do parâmetro S atribuídas na aplicação da FMEA foi criado o Índice de Severidade (IS) e um Índice de Qualidade (IQ) foi criado a partir de uma relação entre o NPR e o IS. O resultado deste estudo, indica que as estratégias de segurança sejam implementadas para os 10 primeiros modos de falha do ranking e uma reavaliação do processo deve ocorrer a cada 1 ano. É também indicado que o IQ obtenha uma melhora mínima de 9% após a reavaliação do processo. De forma geral, o estudo mostrou que a adoção da ferramenta FMEA juntamente com o IQ são de fato justificadas, por minimizar os riscos para o paciente, melhorando a qualidade do tratamento aprimorando a segurança, criando mecanismos que permitam a garantia de que a dose será entregue de forma precisa e exata, e consequentemente, aumentando as chances de cura ou do controle local com uma desejada qualidade de vida para estes pacientes.

Efeito do tratamento com as drogas antipsicóticas haloperidol e clozapina sobre a infecção de toxoplasma gondii em cultura de células retinianas embrionárias

T. gondii is an obligate intracellular protozoan and the main cause of retinochoroiditis in humans. The aim of this study was to evaluate the effect of the antipsychotic drugs haloperidol and clozapine on the course of infection by T. gondii of cultured embryonic retinal cells. Embryo retinas of Gallus gallus domesticus (E12) were used for the preparation of mixed monolayer cultures of retinal cells. Cultures were maintained on plates of 96 and 24 wells by 37°C in DMEM medium supplemented with 5% fetal bovine serum for 2 days. After this period, cultures were simultaneously infected with tachyzoites of T. gondii and treated with the antipsychotics haloperidol and clozapine for 48 hours. Treatment effects were determined by both assessing cell viability with the MTT method and evaluating infection outcomes in slides stained with Giemsa. The treatment with haloperidol and clozapine cells infected with T. gondii resulted in higher viability of these cells, suggesting a possible prevention of neuronal degeneration induced by T. gondii. Additionally, intracellular replication of this protozoan in cells treated with haloperidol and clozapine were significantly reduced, possibly by modulation of the parasite s intracellular calcium concentration

Estudo teórico-bioclimático da potencialidade de desenvolvimento do Aedes aegypti no estado do Rio Grande do Norte

In the current climate of global public health there is the emergence of urban dengue, a disease regarded as acute infectious fever. The disease annually, has affected millions of people worldwide, mostly in the range of the intertropical globe. The disease's main vector in urban areas, the Aedes aegypti mosquito. Recent studies indicate that the distribution of the insect vector of dengue in the geographical area is directly tied to the behavior of environmental restrictions that area, especially among those, the air temperature and relative humidity. From that context, the work aims to estimate and spatializing, monthly, for each municipality in the state of Rio Grande do Norte, the potential of biophysical conditions conducive to the development of Aedes aegypti. Yet, made use of the following methodology: collection of epidemiological data and climatological, Normal climatological, descriptive statistics (measures of central tendency and scatter), uniform distribution, estimation geostatistics and sufer program, version 8.0. The results flagged for a behavior very heterogeneous, both in space and in time, in the case of the potential of biophysical conditions conducive to the development of Aedes aegypti in the state of Rio Grande do Norte. Still, he noted that there is a tendency for lifting the potential of development for the entire state, from the month of January, ending in the month of April mainly in central and western portions of the state. By contrast, there is the permanence of increased potential for development in the eastern portion of the state. The latter record maximum potential in the month of July, resulting probability of greater than 70% have been favorable conditions for the development of Aedes aegypti in that area. In the period between the months of August to December, it is small potential for development of Aedes aegypti in all parts of the state

Stimolazione precoce della consolidazione ossea in pazienti con frattura di gamba attraverso campi elettromagnetici pulsati basata su un algoritmo predittivo del rischio diritardo di consolidazione ossea (ARRCO – Algoritmo Rischio Ritardo Consolidazione Ossea – IGEA®).

E' stato sviluppato un algoritmo predittivo del rischio di consolidazione ossea (ARRCO – Algoritmo Rischio Ritardo Consolidazione Ossea - IGEA, Carpi, Italy) che combina diversi fattori correlati al rischio di ritardata o mancata guarigione di una frattura. Questo algoritmo ha permesso di idntificare una popolazione di pazienti affetti da fratture con aumentato rischio di ritardo di consolidazione o mancata guarigione. Questi pazienti sono stati sottoposti precocemente a stimolazione biofisica precoce mediante Campi Elettromagnetici Pulsati a bassa frequenza (CEMP), ottenendo la guarigione della frattura nella maggior parte dei casi e in tempi considerati fisiologici. Pertanto in un gruppo selezionato di pazienti, il trattamento può essere indirizzato all'applicazione precoce di CEMP, al fine di promuovere la consolidazione ossea di una frattura "a richio", il cui trattamento richiederebbe altrimenti tempi più prolungati e un costo virtuale maggiore dell'intero trattamento sanitario.

Sviluppo di un algoritmo di calibrazione per analisi quantitative di immagini in microscopia a fluorescenza

Questo progetto di tesi ha come obiettivo lo sviluppo di un algoritmo per la correzione e la calibrazione delle immagini in microscopia a fluorescenza e della sua implementazione come programma. Infatti, senza tale calibrazione le immagini di microscopia a fluorescenza sarebbero intrinsecamente affette da molteplici tipi di distorsioni ottiche. Questo limita fortemente la possibilità di effettuare analisi quantitative del livello di fluorescenza osservato. Il difetto sul quale ci siamo soffermati è la disomogeneità di campo, ossia una non uniforme fluorescenza causata dalla forma irregolare del fascio di eccitazione. Per conseguire l'obiettivo da noi proposto è necessaria l'acquisizione, in parallelo al campione in esame, di immagini di calibrazione contenenti sfere nanometriche a fluorescenza nota. A partire da queste, tramite procedure di image processing da noi implementate, abbiamo stimato la funzione di correzione della fluorescenza, localmente per ogni punto dell'immagine. Per la creazione di tale algoritmo abbiamo ipotizzato una possibile distribuzione dell'intensità dovuta alla non omogeneità del fascio ed abbiamo quindi stimato i parametri tramite un'apposita procedura di maximum likelihood. Tale stima è stata eseguita tenendo conto di possibili effetti dovuti alla luminosità di background, alla sovrapposizione di più nanosfere e ad effetti di bordo nel corso dell'elaborazione. Questa procedura è stata ripetuta su quattro diverse immagini di calibrazione, per valutarne la consistenza e la validità. Inoltre, per poter verificare che il software di elaborazione abbia le desiderate proprietà di linearità tra segnale misurato ed intensità nota, ci siamo serviti di un'ulteriore immagine di calibrazione contenente una mistura di sfere nanometriche con intensità variabili su due ordini di grandezza. Il risultato di questo lavoro di tesi verrà incluso in un programma per la calibrazione delle immagini in fluorescenza acquisite al laboratorio di biofisica del Dipartimento di Fisica ed Astronomia di Bologna.

Rapporto tecnico sulla ottimizzazione del processo di biosintesi di una Green Fluorescent Protein ricombinante estratta da A. sulcata

L’espressione di geni eterologhi in Escherichia coli rappresenta uno dei metodi più veloci, semplici ed economici per la produzione di ampie quantità di proteine target. Tuttavia, meccanismi di folding e le modifiche post traduzionali inducono a volte un non corretto ripiegamento delle proteine nella conformazione nativa, con successiva aggregazione in quelli che vengono definiti corpi di inclusione. Nel nostro caso, l’attenzione è stata focalizzata su una Green Fluorescent Protein (GFP) di 228 aa estratta da Anemonia sulcata, contenente un fluoroforo composto da tre amminoacidi Gln63, Tyr64, Gly65 all'interno di una struttura a barile. Il corretto folding della proteina era correlato strettamente alla funzionalità del fluoroforo. Il nostro obiettivo è stato quello, quindi, di ottimizzare il processo di biosintesi della GFP espressa in E. coli, ovviando alla formazione di corpi di inclusione contenenti la proteina (non funzionale), definendo e standardizzando inoltre, le condizioni che consentivano di produrre la più alta percentuale di GFP correttamente ripiegata (in condizioni non denaturanti) e quindi funzionale.

Technical Report on the reduced graphene oxide biosynthesis protocol for biological applications

The interest of scientific community on carbon-based smart materials is growing and, especially focus on graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO). An increasing number of bio-applications such as biological applications as bacterial inhibition, drug delivery and photothermal therapy aims the use of GO and rGO. For this reason, the methods used for the synthesis of graphene materials are more important because same of those procedures imply chemical reactions that involve hazardous and toxic reagents. In fact, the biocompatibility and toxicological activity of graphene-related materials is related to the methodologies employed for the synthesis that determine the carbon/oxygen (C/O) ratio of graphene oxide species. In this technical report, we focused on the synthesis of GO by means of that lead to a biocompatible GO form with a lower oxygen content. Thus, the synthesis of rAsGFP-rGO with the green fluorescent protein allowed us to obtain a biocompatible materials, without using hazardous and toxic reagents. This biocompatibility is the most important prerogative for the use of GO in biological activity assays as reported in several publications.

Un distillato di bohèmienne tutt'ora famoso: l'assenzio

L'assenzio è un distillato ad alta gradazione alcolica 60-70° all'aroma di anice, generalmente dalla colorazione verde smeraldo o verde chiaro, derivato da erbe quali i fiori e le foglie dell’Artemisia absinthium L. dal quale prende il nome. Le proprietà officinali della pianta sono conosciute ed utilizzate fin dall’antichità dal momento che la pianta e le sue applicazioni terapeutiche sono addirittura citate in un papiro egiziano del 1500 a.C. Tale distillato conobbe una diffusione eccezionale nell’800, e divenne particolarmente noto alla fine del secolo, grazie alla fama che ebbe tra gli artisti e gli scrittori di Parigi. Il successo dell’assenzio in Europa fu clamoroso, ma altrettanto rapido fu poi il suo declino. Infatti, scomparve da tutti i mercati d’Europa e d’oltre oceano in poco più di un decennio. Attualmente l’assenzio, ritornato in voga, trova applicazione durante la celebrazione di numerose ritualità magico-esoteriche dove lo si celebra come capace di ridurre la carica aggressiva, sviluppare la calma e fortificare corpo e mente. Siti internet di matrice magico-occultista riportano il suo consumo durante lo svolgimento di vari rituali. Questo utilizzo “nascosto” ma diffuso ha posto le basi per indagarne il suo reale consumo voluttuario tra i giovani, in considerazione della sua facile reperibilità e dei suoi effetti farmaco-tossicologici.

Implementazione e benchmarking dell'algoritmo QDANet PRO per l'analisi di big data genomici

Dato il recente avvento delle tecnologie NGS, in grado di sequenziare interi genomi umani in tempi e costi ridotti, la capacità di estrarre informazioni dai dati ha un ruolo fondamentale per lo sviluppo della ricerca. Attualmente i problemi computazionali connessi a tali analisi rientrano nel topic dei Big Data, con databases contenenti svariati tipi di dati sperimentali di dimensione sempre più ampia. Questo lavoro di tesi si occupa dell'implementazione e del benchmarking dell'algoritmo QDANet PRO, sviluppato dal gruppo di Biofisica dell'Università di Bologna: il metodo consente l'elaborazione di dati ad alta dimensionalità per l'estrazione di una Signature a bassa dimensionalità di features con un'elevata performance di classificazione, mediante una pipeline d'analisi che comprende algoritmi di dimensionality reduction. Il metodo è generalizzabile anche all'analisi di dati non biologici, ma caratterizzati comunque da un elevato volume e complessità, fattori tipici dei Big Data. L'algoritmo QDANet PRO, valutando la performance di tutte le possibili coppie di features, ne stima il potere discriminante utilizzando un Naive Bayes Quadratic Classifier per poi determinarne il ranking. Una volta selezionata una soglia di performance, viene costruito un network delle features, da cui vengono determinate le componenti connesse. Ogni sottografo viene analizzato separatamente e ridotto mediante metodi basati sulla teoria dei networks fino all'estrapolazione della Signature finale. Il metodo, già precedentemente testato su alcuni datasets disponibili al gruppo di ricerca con riscontri positivi, è stato messo a confronto con i risultati ottenuti su databases omici disponibili in letteratura, i quali costituiscono un riferimento nel settore, e con algoritmi già esistenti che svolgono simili compiti. Per la riduzione dei tempi computazionali l'algoritmo è stato implementato in linguaggio C++ su HPC, con la parallelizzazione mediante librerie OpenMP delle parti più critiche.