Force traction microscopy: An inverse problem with pointwise observations

Force Traction Microscopy is an inversion method that allows to obtain the stress field applied by a living cell on the environment on the basis of a pointwise knowledge of the displacement produced by the cell itself. This classical biophysical problem, usually addressed in terms of Green functions, can be alternatively tackled using a variational framework and then a finite elements discretization. In such a case, a variation of the error functional under suitable regularization is operated in view of its minimization. This setting naturally suggests the introduction of a new equation, based on the adjoint operator of the elasticity problem. In this paper we illustrate the rigorous theory of the two-dimensional and three dimensional problem, involving in the former case a distributed control and in the latter case a surface control. The pointwise observations require to exploit the theory of elasticity extended to forcing terms that are Borel measure

Subsidenza

Con il termine “subsidenza” si intende ogni movimento di abbassamento della superficie terrestre indipendentemente dalla causa che lo ha prodotto, dal suo sviluppo areale, velocità di esplicazione, evoluzione temporale e alterazioni ambientali che ne conseguono. La subsidenza è l’ultimo stadio, e il risultato in superficie, di una serie di processi che si esplicano nel sottosuolo e che, in qualche modo, sono correlati alla struttura geologica/geomeccanica del territorio; particolari caratteristiche dei terreni possono infatti favorire, accelerare o impedire tali processi. In generale, la subsidenza si esplica in modo differenziale nel tempo e nello spazio con tassi di abbassamento annui variabili dal millimetro al centimetro e un’estensione dell'area coinvolta da locale a regionale. La subsidenza avviene per cause sia naturali sia antropo-indotte che talora si sommano nella risultante. L’intervento dell’uomo agisce spesso da “catalizzatore”, influenzando in modo considerevole il fenomeno, o da “promotore” determinandone l'innesco. In genere l'abbassamento del suolo legato a cause naturali si sviluppa a scala regionale, ha un’evoluzione lenta, avvertibile in tempi storici o addirittura geologici, per cui non producendo effetti immediati sul territorio passa spesso inosservata. La subsidenza generata da attività antropiche invece si esplica di regola in tempi relativamente brevi (al massimo qualche decina di anni), ha un’espansione territoriale più limitata ma con effetti che possono compromettere fortemente l’ambiente, le opere e le attività umane, nel caso in cui non si intervenga con azioni di controllo e gestione. Le principali cause di subsidenza naturale sono attribuibili a processi tettonici profondi (movimenti orogenetici, attività vulcanica e attività sismica), all’abbassamento del substrato pliocenico per il carico geostatico (peso dei sedimenti sovrastanti), a trasformazioni chimico-fisiche (diagenesi) dei sedimenti per effetto del carico litostatico, alla compattazione naturale dei sedimenti non consolidati depositatisi sullo strato pliocenico), a movimenti isostatici. Altre cause minori e/o concomitanti possono essere riconosciute nelle modifiche dello stato fisico, ad esempio a seguito del prosciugamento naturale di bacini lacustri o lagunari con processi di compattazione e ossidazione di materiali organici. La subsidenza antropica più diffusa sia per estensione che per magnitudo del fenomeno è quella indotta dalla compattazione del suolo generata dallo sfruttamento eccessivo di fluidi sotterranei. L’acqua è senza paragoni il fluido più estratto, ma la produzione di idrocarburi, petrolio e gas, anche in associazione tra loro o con acqua, è altresì causa di subsidenze elevate. Benché vi siano differenze “geologico-territoriali” nelle aree dove i fluidi sono estratti, i principi che regolano il rapporto causa-effetto sono sostanzialmente gli stessi. A seguito del prelievo la pressione originaria del fluido sotterraneo diminuisce causando un incremento della tensione effettiva tra i grani della formazione; questo incremento provoca una deformazione della matrice solida del terreno, a seguito del “riassestamento” dei grani, e quindi una compattazione (riduzione dello spessore) che si ripercuote in un abbassamento della superficie del suolo. Anche le bonifiche, soprattutto quelle idrauliche, rappresentano una delle trasformazioni antropiche all’ambiente che comporta seri problemi di subsidenza. In genere il tasso di abbassamento dei suoli bonificati, ossia la velocità di esplicazione, è direttamente proporzionale all’abbassamento della falda freatica e si realizza per due processi principali: uno geomeccanico, che comporta la riduzione di volume per compattazione, e uno biochimico che avviene per ossidazione dei terreni ad alto contenuto organico (torbe). In questo caso il drenaggio intenso dei terreni bonificati fa sì che i suoli torbosi, venuti a contatto con l’atmosfera, si ossidino e perdano massa rilasciando nell’atmosfera CO2. Anche l’estrazione di materiali solidi dal sottosuolo può provocare subsidenza. Questo processo differisce sensibilmente da quello per estrazione di fluidi. Esso si esplica sia con graduale abbassamento dei terreni a copertura dell’intera miniera (depressioni della superficie del suolo) sia con improvvisi collassi dei singoli cunicoli della miniera (buchi in superficie). La coltivazione di miniere, ad esempio giacimenti di carbone o di sali, ha talora indotto effetti disastrosi sul territorio, anche su vaste superfici, ma con tempi di realizzo anche superiori al secolo e successivi alla chiusura della stessa miniera. Il tempo richiesto per il verificarsi di fessurazioni o cavità in superficie appare ancora aleatorio, per cui, contrariamente a quanto si fa per i fluidi, è assai difficile sviluppare modelli matematici di previsione, sia temporale che di magnitudo, del fenomeno. A completamento di questa sintesi informativa, va menzionato anche l’abbassamento del suolo per applicazione di carichi in superficie (edifici, rilevati ecc). Il processo di compattazione che avviene per un sovraccarico in superficie, su terreni non consolidati, è lo stesso di quello che si esplica per estrazione di fluidi, ovvero un aumento della tensione intergranulare efficace che provoca una diminuzione dello spessore dei sedimenti. Va comunque specificato che in generale questi fenomeni sono limitati alle aree di intervento, e pertanto è più corretto parlare di “consolidazione” piuttosto che di “subsidenza”. Il tasso di subsidenza si quantifica confrontando le quote altimetriche del suolo rilevate in momenti temporali successivi; le misure possono essere acquisite utilizzando diverse tecniche, sia “da terra” che “remote”, ma che in comune hanno necessariamente lo stesso riferimento ad un punto "stabile" o del quale è noto il movimento. E’ infatti difficile assicurare la completa stabilità di un punto e ritenerlo quindi verticalmente fisso; tuttavia presentando alcune zone movimenti decisamente limitati, e quindi trascurabili rispetto a quelli indotti dal processo di subsidenza che interessa studiare, queste si possono assumere stabili e quindi di riferimento senza influenzare il risultato

Characterization of a bean landrace from Sicily: the ‘fagiolo Badda di Polizzi'

Inside the project “Piano per la Produzione di Proteine Vegetali in Sicilia” investigations were carried out to characterize a bean population cultivated in the Parco delle Madonie area, the ‘Fagiolo Badda di Polizzi’. The producers’ interest for this landrace and the appreciation of the consumers could justify the start up of a valorization program through a product certification. Researches on the morpho-physiological aspects and on the nutritional profile were made in trials conducted between 2005 and 2007. All the Badda bean accessions showed an indeterminate plant growth habit, white flowers and a very delayed flowering time. In particular, a certain variability was seen and described for the size and shape of pods and seeds. Two types of Badda are cultivated, differentiated by the secondary seed colour: the “white Badda” and the “black Badda”. Both have ivory has a primary seed coat colour, but the “white Badda” has a brownish spot on the hilum, whereas the “black Badda” shows a black spot. In addition, the secondary colour of the seed coat of the “black Badda” showed two different pigmentations: violet and black, that suggested a genetic differentiation into different sub-populations. Finally, the “black Badda” resulted less susceptible to viral infections than the “white” one. At the molecular level, three accessions of Badda bean (two ‘white’ and one ‘black’) have been compared with control varieties, including one accessions of ‘Fagiolo del Purgatorio’ from Gradoli (VT), seven landraces of the Borlotto type collected in the Marche region and the cultivars Bat, Jalo, Clio and Big Borlotto. The analyses were carried out using 12 Inter Simple Sequence Repeats (ISSR) primers yielding a total of 140 bands. Although no specific band for the Badda landrace were detected, two amplicons were found only in the accessions of Badda and in Monachello, a bicol-seeded type from the Marche region, morphologically similar to the “black Badda”. The dendrogram obtained from the genetic distances based on ISSRs indicated that the Badda type belongs to the Andean gene pool and that it is distinguishable from the tested controls being grouped into a separate cluster. Within the Badda type, the ‘white’ accessions were not separated from the ‘black’ one

Identification of two novel LDLR variants by Next Generation Sequencing

Introduction. Familial hypercholesterolemia (FH) is an autosomal dominant inherited disease characterized by elevated plasma low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C). Targeted Next Generation Sequencing (NGS) is a new opportunity to expand the existing pathogenic variants (PVs) spectrum associated to FH. Our aim was to report a diagnostic NGS-based approach to detect variants associated to FH.Methods. We report two patients: a 48-year-old Asian woman, without known history of hypercholesterolemia and a 46-year-old Caucasian man, with childhood hypercholesterolemia.Results. An effective NGS-based pipeline, FH-Devyser kit/Amplicon Suite, beginning from sequencing to data analysis, did not identify known PVs in the LDLR, APOB, APOE, LDLRAP1, STAP1 and PCSK9 genes, but revealed two novel LDLR variants (c.1564A>T, p.Ile522Phe and c.1688C>T, p.Pro563Leu).Discussion and conclusions. This study showed that an effective NGS-based pipeline led to a definitive diagnosis in two FH families, allowing to plan their therapeutic treatment. Although the functional consequence of the two LDLR variants needs to be assessed in vitro, the in silico analysis and high preservation of the two amino acid positions observed in the LDLR protein, across different animal species, suggest that both variants are deleterious

Serum immunoglobulin G (IgG) subclasses in a cohort of systemic sclerosis patients

Objectives: To assess serum immunoglobulin G (IgG) subclasses in a cohort of systemic sclerosis (SSc) patients and to evaluate the influence of IgG subclasses in the main complications of the disease. Methods: The serum level of IgG subclasses was evaluated in 67 SSc patients and 48 healthy controls (HC), matched for sex and age. Serum samples were collected and measured IgG1–4 subclasses by turbidimetry. Results: SSc patients had lower median total IgG [9.88 g/l (IQR 8.18–11.42 g/l) vs. 12.09 g/l (IQR 10.24–13.54 g/l), p < 0.001], IgG1 [5.09 g/l (IQR 4.25–6.38 g/l) vs. 6.03 g/l (IQR 5.39–7.90 g/l), p < 0.001], and IgG3 [0.59 g/l (IQR 0.40–0.77 g/l) vs. 0.80 g/l (IQR 0.46–1 g/l), p < 0.05] serum levels compared to HC. The logistic regression analysis showed IgG3 as the only variable associated with the diffusing capacity of the lung for carbon monoxide (DLco) ≤60% of the predicted [OR 9.734 (CI 95%: 1.312–72.221), p < 0.05] and modified Rodnan skin score (mRSS) [OR 1.124 (CI 95%: 1.019–1.240), p < 0.05], anti-topoisomerase I [OR 0.060 (CI 95%: 0.007–0.535), p < 0.05], and IgG3 [OR 14.062 (CI 95%: 1.352–146.229), p < 0.05] as variables associated with radiological interstitial lung disease (ILD). Conclusion: SSc patients have reduced levels of total IgG and an altered IgG subclass distribution compared to HC. Moreover, SSc patients show different serum IgG subclasses profiles according to the main involvement of the disease

Arts For Social Change An Investigation Of The Effectiveness Of Choral Singing And Forum Theatre In Fostering Social Change Based On Two Case Studies In Glasgow And Edinburgh

Cultural projects have a fundamental role in social change processes. Drawing from a literature review of community arts movements and community development debates in the UK, this research examines the effectiveness of two different art forms in promoting individual and community development: choral singing and Forum Theatre. Evidence is given through the investigation of two case studies: the Gorbals Community Choir, a singing project in the Gorbals area of Glasgow and Forum Theatre, a strand of popular theatre which has been examined through the work of different organisations based in Edinburgh. Results indicate a series of personal and community outcomes produced by the two art practices, which are discussed both separately and through comparative analysis. The conclusive part of the dissertation identifies recommendations for future practice and critically examines the research methods utilised

La questione del lavoro dei minori e delle donne nelle fabbriche alla fine dell'Ottocento : il pensiero di Alessandro Rossi

L’avvio della prima legislazione sociale italiana fu particolarmente dibattuta e contrastata. Questo lavoro analizza in particolare le posizioni di politici e intellettuali di fine Ottocento relativamente alla questione del lavoro minorile e delle donne nelle fabbriche. In particolare viene studiata la figura di Alessandro Rossi, rappresentante della classe industriale italiana, assolutamente contrario ad una legge di tutela per donne e minori e del dibattito molto acceso che egli ebbe con Luigi Luzzatti, banchiere e professore universitario, padre della cooperazione italiana e sostenitore della necessità di una forte legislazione sociale

Dry Storage of Irradiated Nuclear Material in Dual Purpose Cask at the JRC-Ispra Site

The Joint Research Centre (JRC) is currently involved in a Decommissioning and Waste Management (D&WM) Programme to progressively eliminate its historical liabilities related to the old nuclear installations and radiological waste generated in the past at Ispra site, inter alia: nuclear research reactors, hot-laboratories, radiochemical facilities and a variety of plants to treat and store the liquid and solid radiological waste. In the frame of the Programme, the Irradiated Nuclear Material (INM) accumulated over 40 years of research activities is foreseen to be retrieved, repacked and temporarily stored on-site by means of dry storage solution in one or more "all-metal" Dual Purpose Cask (DPC).JRC.G.III.9-JRC Nuclear Decommissionin