Generalized Brans-Dicke theories in light of evolving dark energy

The expansion history of the Universe reconstructed from a combination of recent data indicates a preference for a changing Dark Energy (DE) density. Moreover, the DE density appears to be increasing with cosmic time, with its equation of state being below -1 on average, and possibly crossing the so-called phantom divide. Scalar-tensor theories, in which the scalar field mediates a force between matter particles, offer a natural framework in which the effective DE equation of state can be less than -1 and cross the phantom barrier. We consider the generalized Brans-Dicke (GBD) class of scalar-tensor theories and reconstruct their Lagrangian given the effective DE density extracted from recent data. Then, given the reconstructed Lagrangian, we solve for the linear perturbations and investigate the characteristic signatures of these reconstructed GBD in the cosmological observables, such as the cosmic microwave background (CMB) anisotropy, the galaxy number counts, and their cross-correlations. In particular, we demonstrate that the Integrated Sachs-Wolfe (ISW) effect probed by the cross-correlation of CMB with the matter distribution can rule out scalar-tensor theories as the explanation of the observed DE dynamics independently from the laboratory and solar system fifth force constraints.Comment: 16 pages, 12 figures; a typo in the Section II title corrected in Version

Absence of polyphenol oxidase in cynomorium coccineum, a widespread holoparasitic plant

Polyphenol oxidase (PPO, E.C. 1.14.18.1) is a nearly ubiquitous enzyme that is widely distributed among organisms. Despite its widespread distribution, the role of PPO in plants has not been thoroughly elucidated. In this study, we report for the absence of PPO in Cynomorium coccineum, a holoparasitic plant adapted to withstand unfavorable climatic conditions, growing in Mediterranean countries and amply used in traditional medicine. The lack of PPO has been demonstrated by the absence of enzymatic activity with various substrates, by the lack of immunohistochemical detection of the enzyme, and by the absence of the PPO gene and, consequently, its expression. The results obtained in our work allow us to exclude the presence of the PPO activity (both latent and mature forms of the enzyme), as well as of one or more genes coding for PPO in C. coccineum. Finally, we discuss the possible significance of PPO deficiency in parasitic plants adapted to abiotic stress

Evaluation of the Antioxidant and Cytotoxic Activities on Cancer Cell Line of Extracts of Parasitic Plants Harvested in Tunisia

Weeds thrive in agricultural environments. However, in certain areas of the world, they are consumed by humans as food, and they can represent a source of valuable active ingredients of ethnomedical interest. In this study, three North African parasitic plants of the Orobanchaceae family, Cistanche violacea, Orobanche crenata and Orobanche lavandulacea, normally considered as weeds, were studied to compare their biological activities. The antioxidant activity of hexane, ethyl acetate, acetone, methanol, and water extracts obtained by sequential maceration was estimated by DPPH, ABTS and FRAP assays. The metabolic profi les of aqueous extracts were studied by 1H NMR spectroscopy. The oils extracted using hexane as solvent were analyzed by GC-FID and HPLC-DAD to characterize the fatty acid profi le. The cytotoxic effect of the oil from the parasitic plants was also studied on B16F10 melanoma cancer cells. All extracts showed antioxidant activity and differences between extracts obtained using different solvents as well as for different plants have been highlighted. The highest total phenolic content was determined in O. crenata acetone extract (3.53±0.20 mmol GAE/g) and in O. lavandulacea methanol extract (2.29±0.02 mmol GAE/g). 1H NMR spectroscopy revealed the presence of amino acids, organic acids and carbohydrates. The major fatty acids in the oils were 18:2 n-6, 16:0, 18:1 n-9, and 18:3 n-3. O. lavandulacea revealed to be a highly cytotoxic species for B16F10 melanoma cells. These data suggest that, despite the extreme climate conditions and the damage that can result, the studied desert parasitic plants can represent a novel and precious source of metabolites, with promising biological activities

Cholinium-Based Ionic Liquids from Hydroxycinnamic Acids as New Promising Bioactive Agents: A Combined Experimental and Theoretical Investigation

Cholinium-based ionic liquids (Cho-ILs) are very attractive compounds for medicinal and pharmaceutical applications as bioavailability enhancers in drug formulations and active components in pharmaceutical ingredients. In this study, we synthesized six Cho-ILs from hydroxycinnamic acids (HCA) ([Cho][HCA] ILs), a group of bioactive compounds with poor water solubility. [Cho][HCA] ILs and their parent acids were evaluated for solubility, thermal stability, and antioxidant activity. Furthermore, [Cho][HCA] ILs were screened for their cytotoxicity. To rationalize the experimental antioxidant activities, density functional theory (DFT) calculations were performed. The theoretical approach allowed for identification of the most likely radical scavenging mechanisms involving HCAs and the corresponding ionic forms under the studied experimental conditions and to rationalize the observed activity differences between salts and acids. Overall, our results revealed a higher solubility and free-radical scavenging activity for [Cho][HCA] ILs than corresponding HCAs, a relatively high thermal stability (melting temperature > 100 °C) and negligible cytotoxicity activity. Furthermore, DFT calculations showed that both the hydrogen atom transfer and the sequential proton loss electron transfer mechanisms are likely to occur in aqueous and ethanolic solutions. The picture emerging from our results supports the increasingly expressed idea that [Cho][HCA]ILs are promising candidates for applications in pharmaceutical formulatio

Superparamagnetic Nanoparticles as High Efficiency Magnetic Resonance Imaging T-2 Contrast Agent

Nanoparticle-based magnetic resonance imaging T-2 negative agents are of great interest, and much effort is devoted to increasing cell loading capability while maintaining low cytotoxicity. Herein, two classes of mixed-ligand protected magnetic-responsive, bimetallic gold/iron nano particles (Au/Fe NPs) synthesized by a two-step method are presented. Their structure, surface composition, and magnetic properties are characterized. The two classes of sulfonated Au/Fe NPs, with an average diameter of 4 nm, have an average atomic ratio of Au to Fe equal to 7 or 8, which enables the Au/Fe NPs to be superparamagnetic with a blocking temperature of 56 K and 96 K. Furthermore, preliminary cellular studies reveal that both Au/Fe NPs show very limited toxicity. MRI phantom experiments show that r(2)/r(1) ratio of Au/Fe NPs is as high as 670, leading to a 66% reduction in T-2 relaxation time. These nanoparticles provide great versatility and potential for nanopartide-based diagnostics and therapeutic applications and as imaging contrast agents

Solar Observations with Single-Dish INAF Radio Telescopes: Continuum Imaging in the 18 - 26 GHz Range

We present a new solar radio imaging system implemented through the upgrade of the large single-dish telescopes of the Italian National Institute for Astrophysics (INAF), not originally conceived for solar observations

Modelling human choices: MADeM and decision‑making

Research supported by FAPESP 2015/50122-0 and DFG-GRTK 1740/2. RP and AR are also part of the Research, Innovation and Dissemination Center for Neuromathematics FAPESP grant (2013/07699-0). RP is supported by a FAPESP scholarship (2013/25667-8). ACR is partially supported by a CNPq fellowship (grant 306251/2014-0)

Realizzazione di nanofilm free-standing di polimeri conduttori

Il presente lavoro di tesi ha riguardato la realizzazione di nanofilm free-standing di polimeri conduttori. Tali nanofilm sono film polimerici flessibili free-standing privi di un supporto e caratterizzati da un’ampia area superficiale (dell’ordine di qualche cm2 ) e da spessori compresi tra decine a poche centinaia di nanometri. Tali strutture hanno trovano applicazione in ambito biomedico, ad esempio, nello sviluppo di sensori, nei campi del trasporto e rilascio controllato di farmaci, nonché nel campo dell’attuazione e della stimolazione cellulare. Se, da un lato, i nanofilm free-standing sono in grado di fornire prestazioni evolute nell’ambito della robotica per mezzo della loro elevata flessibilità, dall’altro la loro realizzazione e caratterizzazione strutturale risulta più problematica a causa della loro scarsa maneggevolezza. A causa di tutti questi limiti, nonostante l’attenzione dedicata recentemente a tali materiali nanostrutturati, non sono presenti in letteratura lavori riguardanti l’analisi del comportamento elettrico di strutture nanometriche free-standing. La conoscenza delle proprietà elettriche è di indubbio valore in previsione di applicazioni in ambito biorobotico. La possibilità di costruire strutture nanometriche intrinsecamente conduttive consente il loro utilizzo diretto come “smart material” al fine di controllare direttamente il comportamento meccanico con stimolazioni di natura elettrica. Da più di un decennio, l’elettronica organica continua a destare un notevole interesse nella realizzazione di dispositivi basati su semiconduttore organico, visti come una valida alternativa ai tradizionali dispositivi inorganici. Il vantaggio nell’utilizzare i materiali organici, consiste, in primo luogo, nella loro facile processabilità e nel basso costo di produzione dei dispositivi finiti. Ciò è dovuto in particolare alla loro solubilità in solventi comuni che permette di depositarne strati sottili con procedimenti economici come lo spin-coating o il solvent casting eseguibili in normali condizioni ambientali. L’idea è quella di realizzare dei nanofilm che abbiano delle buone proprietà di conduzione elettrica ma che siano allo stesso tempo dotati di un’elevata flessibilità e possano essere manipolati con una certa facilità. Nel presente lavoro di tesi, partendo da una valutazione delle diverse caratteristiche dei polimeri conduttori esistenti, si è pensato di utilizzare il poli(3,4-ethilenedioxithiophene) poli(stirene sulfonate) (PEDOT:PSS). Infatti il PEDOT:PSS mostra le proprietà migliori per la realizzazione dei nanofilms: tale polimero si presenta come una soluzione colloidale (particelle di PEDOT disperse in soluzione acquosa), questo grazie al fatto che il PEDOT, polimero già intrinsecamente conduttore, viene complessato con il PSS che grazie ai gruppi polari presenti in esso (solfonato) rendono il complesso PEDOT/PSS solubile in acqua. Ciò ha permesso la realizzazione dei nanofilm utilizzando la tecnica dello “spin coating” e permettendo perciò un controllo fine di parametri quali velocità e tempi di rotazione che sono legati alla variazione dello spessore del nanofilm e alla conseguente variazione delle caratteristiche elettriche. Buona parte del lavoro ha riguardato l’individuazione dei materiali e dei metodi adatti alla realizzazione dei nanofilm free-standing e successivamente l’ottimizzazione di essi. Sono stati realizzati test su diversi tipi di substrati e materiali e sono stati sottoposti i campioni a diversi trattamenti per migliorare le proprietà superficiali oltre ad aver valutato l’effetto indotto dal riscaldamento e dall’umidità. Sono stati realizzati nanofilm supportati e nanofilm free-standing. I nanofilm supportati su silicio sono stati realizzati per effettuare una comparazione delle caratteristiche strutturali ed elettriche con il materiale presente in letteratura. I nanofilm free-standing sono invece il risultato della ricerca di una struttura che sia flessibile, di piccole dimensioni e conduttiva. I nanofilm free-standing possono essere rilasciati in acqua o in acetone a seconda della modalità di realizzazione. Sono state utilizzate due tipologie commerciali di PEDOT:PSS: PEDOT PAG e PEDOT PH1000 che differiscono tra loro per il rapporto di concentrazione tra il PEDOT e il PSS. Questo diverso rapporto di concentrazione è alla base di una maggiore o minore conduttività. Sono state scelte queste due tipologie in quanto la prima è quella maggiormente menzionata in letteratura, ed è quindi stata presa in considerazione come riferimento, mentre la seconda è quella che promette le migliori caratteristiche di conduttività. Sono stati realizzati dei nanofilms free-standing in grado di flottare in ambiente liquido dotati di un’estrema flessibilità, buona maneggevolezza e limitata degradabilità nel tempo nonché di buone proprietà conduttive. I film sia ripescati che supportati sono stati sottoposti ad un’analisi strutturale, morfologica ed elettrica. Mediante l’ausilio del microscopio a forza atomica (AFM) e di un sistema che effettua un’analisi di riflettometria sono stati valutati gli spessori e la rugosità dei campioni. Per quanto riguarda la caratterizzazione elettrica, per la valutazione della resistenza superficiale e della relativa conduttività, si è fatto ricorso al metodo delle quattro punte. Dalle prove effettuate emerge come sia stato realizzato un sistema che risponde sia ad un’esigenza di miniaturizzazione (massima dimensione dell’ordine dei 100 nm) che ad un’esigenza di conduzione elettrica registrando dei buoni valori di conduttività del film, anche a seguito del ripescaggio dall’ambiente acquoso. Una peculiarità del PEDOT:PSS è la sua biocompatibilità che determina la possibilità di impiego dei nanofilm in ambito biomedico. Una delle ipotesi che è stata presa in considerazione nel lavoro di tesi è quella di utilizzare i nanofilm come strutture sulla quale effettuare una coltura cellulare. L’idea è quella di avere un supporto dotato di un’elevata flessibilità e soprattutto di una buona conduttività per effettuare la stimolazione cellulare con degli impulsi elettrici controllati. Sono state realizzate delle fibre a partire dai nanofilm rilasciati in acqua, su cui sono state fatte crescere di cellule muscolari scheletriche. Con una colorazione in fluorescenza con calceina si è valutata la viabilità cellulare a 24 ore, evidenziando come le cellule si dispongano nelle corrugazioni della fibra a conferma della biocompatibilità del PEDOT:PSS. Tutte queste caratteristiche confermano la possibilità dell’utilizzo di tali film sottili in ambito biomedico considerando che: sono biocompatibili, possono essere controllati elettricamente, richiedono bassi voltaggi, hanno un’elevata stabilità a temperatura ambiente e corporea, hanno un basso peso, possono essere rapidamente micro fabbricati e possono lavorare in un liquido elettrolitico e anche nei fluidi corporei