Thèses sur le sujet « Ionizzanti »

The aim of the study is to measure the electromagnetic fields pollution in some houses of Padova and to compare the values we obtained with limits of current law. The electromagnetic spectrum of interest is that of non-ionizing radiation, conventionally divided in low frequency (range between 0 and 300 Hz) and high frequency (range between 300 Hz and 300 GHz). In the range of low frequency radiation, the most prominent frequencies are 50 Hz, also called ELF (Extremely Low Frequency), used for the power lines that include high and medium voltage power plants, high voltage transmission lines, and substations. Inside the houses there are many sources of low-frequency radiation as well, represented by household appliances and electrical devices connected to low voltage line; recently, photovoltaic systems have been spreading in houses too. The main sources of external high frequency electromagnetic fields are fixed radiofrequencies transmitters like broadcast transmitters, mobile phone base stations, satellite systems, Wi-Fi systems, radars, etc. However, over the past 20 years the use of high-frequency devices which are very common in our houses, such as microwave ovens, cellular phones, cordless phones, Wi-Fi routers, baby-call monitors, energy saving light bulbs, alarm and anti-theft systems has increased exponentially. So we performed the magnetic field measurement inside the houses, evaluating the contribution of both internal and external sources. The measurements have been performed with the hand-held broadband analyzer of electromagnetic fields PMM 8053: using different probes, this instrument covers a range from 5 Hz to 40 GHz. For continuous measurements of low frequency electromagnetic fields, we used the Emdex II and Emdex Lite meters, which cover the frequency ranges between 40 and 800 Hz and 40 Hz and 1 kHz respectively. In order to evaluate the radiation emissions from household appliances, we measured the electromagnetic fields both near the sources and at different distances. On the contrary, to quantify the indoor pollution due to external sources (power lines, transformer stations, base radio-stations), we extended the measurements to 24 hours at least. The data obtained show that inside sources of high frequency electromagnetic fields produce quite high intensity electric fields, when measured nearby the sources (10 cm); these values in fact decrease dramatically with the distance from the source. However the values we measured never exceeded the limits set by the European Community Council Recommendation of 12 July 1999. It is useful to remember that this limit value only refers to radio frequencies effects experimentally tested, such as rising temperature in biological tissues. With regard to long-term effects from exposure to radio frequencies, the scientific scenario still presents contrasting results, so much so that IARC (International Agency for Research on Cancer) classified the use of mobile phones “possible carcinogenic to humans”. However, from a preventive point of view, it is useful to keep a "safety distance" at least when using household appliances with high emissions (eg microwave ovens), or that can be used for several hours a day, such as mobile and cordless phones or Wi-Fi systems. Data on low frequency electromagnetic radiations from household appliances do not show high values, with the exception of those observed in proximity of photovoltaic systems inverters (also over 50 µT). In this case too, the magnetic field intensity is significantly reduced, often close to or below one µT, at a distance of one meter from the source. In any case, the values collected measuring the magnetic fields are lower than the reference value of 100 µT established by the European Community in 1999. Similarly, this value is considered to be protective only for acute effects due to ELF, such as the induction of electric currents in the body. Again, in relation to long-term effects induced by electromagnetic fields, the scientific community has not drawn unambiguous conclusions, although many epidemiological studies evidenced an increased risk of getting myeloid leukemia in children living near the power lines and exposed to ELF levels higher than 0.3-0.4 µT. These findings have led the IARC to take an intermediate position, also classifying ELF as possible carcinogenic to humans. Measurements of electromagnetic fields indoor from external sources, such as mobile phone stations, are considerably low, compared both to the limit values and to the quality value of 6 V/m; moreover, they are negligible when compared to those emitted by wireless household devices, as mentioned above. On the other hand, the magnetic field values measured in houses placed under or near electric power lines, are not negligible at all: even if they are lower than the limit value of 100 µT and the attention value of 10 µT, they are close to the quality value of 3 µT. Once again, from a preventive point of view, keeping a safety distance from power lines, or laying them underground, may be useful to reduce the possible long-term effects associated with exposure to low frequency electromagnetic fields.
Lo scopo dello studio è quantificare l’inquinamento domestico da campi elettromagnetici in un campione di abitazioni all’interno del comune di Padova e di confrontarlo con i limiti di legge attualmente in vigore. Lo spettro elettromagnetico di interesse è quello delle radiazioni non ionizzanti caratterizzate da frequenza compresa tra 0 e 300 GHz. Di queste distinguiamo, per convenzione, le radiazioni elettromagnetiche a bassa frequenza comprese tra 0 Hz e 300 Hz e le alte frequenze tra 300 Hz e 300 GHz. Nell’ambito delle radiazioni a bassa frequenza quelle di maggior interesse sono le radiazioni con frequenza pari a 50 Hz chiamate anche ELF (Extremely Low Frequency), proprie della corrente alternata della rete elettrica. Quest’ultima comprende nell’ambiente esterno le linee ad alta e media tensione ossia le centrali elettriche, gli elettrodotti, e le cabine di trasformazione. All’interno delle abitazioni vi sono poi molteplici fonti di radiazioni a bassa frequenza rappresentate dagli elettrodomestici e dai dispositivi elettrici in genere collegati alla linea di bassa tensione; negli ultimi anni nelle abitazioni si stanno diffondendo nuovi dispositivi in grado di emettere radiazioni a bassa frequenza, quali gli inverter degli impianti fotovoltaici. Le principali fonti di campi elettromagnetici ad alta frequenza, esterne alle abitazioni, sono gli impianti di readiotelecomunicazione, le stazioni radio-base per la telefonia mobile, gli impianti satellitari, i sistemi wi-fi, i radar ecc. In ambiente domestico, invece, è interessante rilevare che, negli ultimi vent’anni, è andato aumentando in maniera esponenziale l’utilizzo di apparecchi emettitori di onde ad alta frequenza di uso assai comune quali forni a microonde, telefoni cellulari, telefoni cordless, router wi-fi, baby-call, lampadine a basso consumo, sistemi di allarme ed antifurto. Durante lo studio sono state condotte misure di campi elettromagnetici sia ad alta che a bassa frequenza all’interno delle abitazioni, valutando il contributo sia delle fonti interne, che da quelle esterne ad esse. La strumentazione utilizzata è costituita dall’analizzatore portatile di campi elettromagnetici a banda larga PMM 8053 che, collegato a sonde diverse, è in grado di coprire un range tra i 5 Hz e i 40 GHz. Per le misure in continuo di campi elettromagnetici a bassa frequenza, sono invece stati utilizzati i misuratori Emdex II ed Emdex Lite, che coprono intervalli di frequenza compresi tra 40 e 800 Hz e tra 40 Hz e 1 kHz rispettivamente. Al fine di valutare l’andamento dell’irraggiamento nell’intorno di apparecchi interni alle abitazioni, sono state pianificate misurazioni a distanze crescenti dalla fonte di emissione. Viceversa le misure mirate a quantificare l’inquinamento domestico dovuto alle fonti esterne alle abitazioni (elettrodotti, cabine di trasformazione, stazioni radio-base) hanno richiesto un campionamento di tipo fisso, della durata di almeno 24 ore. I valori ottenuti misurando radiazioni elettromagnetiche a bassa frequenza da sorgenti presenti all’interno delle abitazioni, quali gli elettrodomestici di uso comune, non sono significativamente alti. Fanno eccezione quelli relativamente elevati (oltre 50 µT) riscontrati in prossimità degli inverter degli impianti fotovoltaici che comunque si riducono a valori inferiori o prossimi all’1 µT, già ad un metro di distanza dall’inverter stesso. Analizzati nel loro insieme i dati raccolti nella misurazione dei campi magnetici domestici risultano inferiori al valore di riferimento di 100 µT stabilito dalla Comunità Europea nel 1999. Tale valore è da considerarsi protettivo rispetto ai soli effetti acuti dovuti agli ELF, quali l’induzione di correnti elettriche all’interno dell’organismo. Riguardo agli effetti a lungo termine indotti dai campi elettromagnetici a bassa frequenza, la comunità scientifica non è giunta a conclusioni univoche, sebbene siano noti da diversi anni gli studi internazionali che evidenziano un aumentato rischio di sviluppare leucemia infantile nelle popolazioni esposte a ELF superiori agli 0,3-0,4 µT emessi dagli elettrodotti. Tali riscontri hanno indotto l’International Agency for Research on Cancer (IARC) ad assumere una posizione prudenziale, classificando gli ELF come possibili cancerogeni per l’uomo. I dati ottenuti in relazione alle sorgenti di campi elettromagnetici ad alta frequenza presenti nelle abitazioni da noi considerate evidenziano intensità di campi elettrici non irrilevanti, se misurati in prossimità della fonte (distanza di 10 cm). Come atteso, i valori ottenuti decrescono drasticamente allontanandosi dalla sorgente e non superano in ogni caso i valori di riferimento, posti dalla Raccomandazione del Consiglio della Comunità Europea del 12 luglio 1999. Ancora una volta, tali valori limite fanno riferimento ai soli effetti acuti sperimentalmente testati, quali l’innalzamento di temperatura nei tessuti biologici indotto dalle radiofrequenze. Per quanto riguarda gli effetti a lungo termine dovuti all’esposizione a radiofrequenze, la letteratura scientifica riporta risultati discordi, tanto che la IARC si è recentemente espressa mantenendo una posizione possibilistica relativamente al rapporto tra radiofrequenze prodotte dai telefoni cellulari e neoplasie. In quest’ottica viene proposta una strategia cautelativa di assunzione di “distanze di sicurezza” almeno rispetto a quegli apparecchi le cui emissioni risultano più elevate (es. forni a microonde) o il cui utilizzo può essere protratto per diverse ore al giorno, come nell’utilizzo di telefoni cellulari o cordless o per i sistemi wi-fi. Un altro aspetto importante considerato del presente studio è rappresentato dall’irraggiamento percepito nelle abitazioni di campi elettromagnetici generati da sorgenti esterne ad esse. Le sorgenti a bassa frequenza considerate nello studio cono state le cabine di trasformazione e gli elettrodotti. I valori di campo magnetico misurati nelle abitazioni poste sotto o in prossimità degli elettrodotti risultano non trascurabili, pur sempre inferiori al limite di 100 µT e al valore di attenzione di 10 µT stabiliti dalla norma, ma prossimi in alcuni casi all’obiettivo di qualità di 3 µT. Sempre in un’ottica cautelativa, l’assunzione di distanze di sicurezza nell’istallazione delle linee dell’alta tensione, o il loro interramento, possono costituire azioni utili al fine di ridurre i possibili effetti a lungo termine legati all’esposizione a campi elettromagnetici a bassa frequenza. Per valutare l’inquinamento domestico da campi elettromagnetici ad alta frequenza dovuto a fonti esterne, sono state condotte misure in abitazioni poste in prossimità delle stazioni radio-base per la telefonia mobile. I valori ottenuti risultano decisamente contenuti, sia rispetto ai valori limiti stabiliti dalla legge, che all’obiettivo di qualità di 6 V/m. I valori misurati in queste condizioni sono peraltro del tutto trascurabili se paragonati a quelli emessi dagli apparecchi wireless o a microonde di uso comune, presenti nelle nostre abitazioni, a cui è stato precedentemente accennato.

Skin is a target organ for crucial side-effects of radiotherapy and the early effects on epidermis remain to be fully elucidated. Organotypic cultures of human skin can help in defining the early effects difficult to study in humans. To characterize our model, we performed a keratinocyte proliferation analysis in a time course study and then in irradiated samples. We evaluated the effects on terminal differentiation, intercellular adhesion and apoptosis by immunofluorescence and ultrastructural analysis. Bioptic fragments (n=8) were obtained from cosmetic surgery of young healthy women, cultured in Transwell, and harvested 24 or 48 hours after exposure to a single 2 Gy dose of gamma-rays. Epidermal proliferation progressively decreased in the time course study and significantly inhibited 24 hrs after gamma-rays. Patterns of CK10, INV, Dsg1 and Dsc1 proteins distribution were comparable in all samples. P53 was similarly detected in scattered positive keratinocytes in the spinous layer of 24 hrs samples, whilst in 48 hrs irradiated samples was expressed starting from basal layer. TEM analysis indicated that no desmosomal ultrastructural modifications occurred. In 24hrs irradiated skin the basal layer was undamaged but a condensation of intermediate filaments and apoptosis were evident in the upper spinous layers. In 48hrs irradiated skin apoptotic nuclei started from the basal layer. The epidermal homeostasis is rapidly altered by a single clinical dose of gamma-rays.

In questo lavoro di tesi sono state studiate le proprietà di intrappolamento e luminescenza dei difetti di punto nel quarzo. Tali proprietà sono usate in dosimetria retrospettiva al fine di valutare età archeologiche di reperti ceramici, età geologiche di sedimenti e radiazioni assorbite in casi di incidenti nucleari. Lo studio vuole fare chiarezza sui meccanismi specifici che governano tali proprietà nel quarzo. Nonostante il materiale sia arcinoto e già esistano applicazioni di questo materiale nei campi citati, queste ultime si basano su metodi empirici ed una teoria che possa spiegare e prevedere nel dettaglio le emissioni del quarzo è ancora incompleta. Per fare ciò, sono state sfruttate sia tecniche di luminescenza indotte, direttamente o indirettamente, da radiazioni ionizzanti quali termoluminescenza (TL) e radioluminescenza (RL), sia una tecnica che studia i difetti paramagnetici, o in generale elettroni non accoppiati, ovvero la risonanza paramagnetica elettronica (EPR). TL e RL infatti non sono in grado da sole di poter identificare quali difetti siano responsabili delle emissioni del quarzo, ma è possibile cercare correlazioni usando tecniche che invece possono osservare direttamente tali difetti, come appunto la tecnica EPR. Correlando dati di TL ed EPR è stato possibile identificare impurezze di germanio con elettroni intrappolati, in particolare le trappole per elettroni [GeO4]- e [GeO4/Li+]0, come responsabili di emissioni di TL, i cosiddetti picchi a 110 °C e 375 °C. Nel corso dello studio è stato inoltre possibile individuare un'anomalia nella stabilità termica di uno di questi centri germanio, responsabile per il picco a 110 °C, confermando comunque la correlazione tra i due segnali ma sollevando nuove possibili criticità nelle applicazioni a fini di datazione e dosimetria. Tramite gli studi EPR è stato inoltre possibile individuare nuovi centri paramagnetici mai riportati in letteratura e ne è stata caratterizzata la stabilità termica. Uno di essi è stato assegnato a un centro compensato con idrogeno interstiziale, mentre gli altri ancora necessitano una precisa assegnazione. È stata inoltre studiata la stabilità termica di centri legati a impurezze di titanio e alluminio al fine di cercare possibili correlazioni con proprietà di luminescenza. Delle possibilità sono state proposte, ma sono necessari ulteriori studi riguardo questo specifico punto. Tramite RL e TL è stato mostrato inoltre come le lunghezze d'onda di emissione del quarzo siano molto dipendenti dal tipo di campione studiato e dalla sua storia termica. In particolare, tramite TL risolta in lunghezza d'onda è stato possibile mostrare come le proprietà dei campioni studiati non siano in accordo con alcuni modelli teorici pubblicati in letteratura. Lo studio ha consentito di proporre un'alternativa, seppur finora come modello qualitativo. Tale proposta sostiene che possano esistere correlazioni spaziali tra diversi difetti di punto nel quarzo, consentendo ricombinazioni specifiche senza l'ausilio delle bande di conduzione e valenza del materiale. Benché lo studio sia ben lontano dall'aver trovato una descrizione completa nei comportamenti del quarzo, nuovi importanti tasselli sono stati aggiunti ai decenni di studi pubblicati, avvicinando la comunità scientifica al traguardo finale della comprensione dei processi di luminescenza di questo materiale.
In this thesis work, the trapping and luminescence properties of point defects in quartz have been studied. Such properties are used in retrospective dosimetry in order to evaluate the age of archaeological artefacts, the age of geological sediments and the absorbed radiation in the event of nuclear accidents. The study aims at clarifying the specific mechanisms that rule such properties in quartz. Despite being quartz a well-known material and many applications in the aforementioned fields already existing, these are based on empirical methods and a theory that can explain and predict the emissions in quartz in a detailed way is still incomplete. To do so, two luminescence techniques are used, both induced, directly or indirectly, by ionizing radiation such as thermoluminescence (TL) and radioluminescence (RL), and a technique to study paramagnetic defects, or in general unpaired electrons, that is electron paramagnetic resonance (EPR). In fact, TL and RL alone are not enough to directly identify the defects that are responsible for such emissions, but it is possible to try to correlate their data with other techniques that can directly observe such defects, such as EPR. By correlating TL and EPR data, germanium related centres with trapped electrons, specifically [GeO4]- and [GeO4/Li+]0, have been identified as responsible for the TL emissions known as the peaks at 110 °C and 375 °C. At the same time, it was also possible to identify an anomaly in the thermal stability of one of these germanium centres, responsible for the 110 °C peak, confirming the correlation of the two signals, TL and EPR, but also raising new potential critical issues in the applications for dating and dosimetry. Through EPR studies, new unreported paramagnetic centres have been identified and their thermal stability has been characterized. One of them has been assigned to a centre compensated by interstitial hydrogen, while the others are still lacking a precise labelling. The thermal stability of titanium and aluminium related centres has also been studied, in search of possible correlations with luminescence properties. Some proposals have been advanced, but further studies are needed for this last specific point. Through RL and TL, it has been shown how the emission wavelengths in quartz are very sample dependent and how they are influenced by the thermal history of the studied sample. Specifically, through wavelength resolved TL it was possible to show how the properties of the studied samples do not agree with some published theoretical models. The study was able to propose an alternative, although so far just at a qualitative level. Such proposal claims that there may be spatial correlations between point defects in quartz, allowing specific direct recombination with no passage in the conduction and valence bands of the material. Despite this study is far from having found a complete description of quartz behaviour, new important steps have been added to the huge specific literature, contributing to a deeper comprehension of the luminescence properties of this material.

Valutazione della possibilità di realizzare un macchinario radiologico che presenti al suo interno schermature di protezione contro le radiazioni ionizzanti prive di piombo (lead-free), materiale tossico e nocivo per gli individui. A questo scopo la scelta è ricaduta su tecnopolimeri radiopachi, i quali presentano le stesse caratteristiche schermanti del piombo attualmente utilizzato. Su questi tecnopolimeri sono stati effettuati test di varia natura, per andare a valutare se le loro prestazioni risultassero soddisfacenti sia dal punto di vista della radiopacità che della durata nel lungo periodo (attraverso prove accelerate).

The assessment of the risk for biological damage of an individual after overexposure to ionizing radiation due to an accident or a terroristic attack passes through the evaluation of the absorbed dose received from the person/s involved. This evaluation, corresponding also to how dangerous the overexposure is, using methodologies typical of the biological dosimetry, is done with the help of reference calibration curves and it presumes that all individuals exposed have the same individual radiosensitivity, which is true when the biological system into account are human lymphocytes of the peripheral blood (PBL). It supposes that a certain dose of radiation produces the same quantity of variation (chromosomal aberrations) in that biological system in all the exposed. The goal of this Ph.D. thesis is the application of various cytogenetic methodologies to detect in a reliable and possibly fast way chromosomal aberrations non stable (dicentrics and centromeric rings) in the lymphocytes of the human peripheral blood after gamma irradiation and the construction of calibration curves dose effect able to give rapidly a response of the absorbed dose in case of radiation accident. The time needed to give a reliable response on the absorbed dose is crucial and this is especially true in radiation emergency medicine. The objective was to standardize, develop and apply sophisticate, sensitive and reliable methodologies for the estimation of the absorbed doses after accidental gamma radiation overexposures for radiation protection purposes. Specifically, in the present study the following were performed: I. Application of the classic “golden standard” methodology of biological dosimetry which provides stimulation of the lymphocytes and Giemsa staining of the chromosomes at mitosis II. Development, consolidation and application of original methodologies in biological dosimetry using fluorescence in situ hybridization (FISH) and peptide nucleic acid (PNA) probes for painting specifically chromosome telomers and centromeres III. Application and consolidation of the method of premature chromosome condensation (PCC) where no stimulation at lymphocytes is needed IV. Development of a fast, sensitive and reliable methodology, absolutely original in the field of biological dosimetry for dose evaluation combining the PCC method with the FISH using PNA probes for centromers and telomers V. Construction for all the above methodologies, using in vitro experiments, of calibration curves dose-effect where unstable chromosomal aberrations where plotted against gamma dose given. The dose interval investigated was between 0.3 Gy and 8 Gy; more than 12.500 slides with metaphases and interphases were scored using Microscopic analysis of chromosome aberrations. Dose effect curves are linear quadratic and for their construction a minimum of 500 cells or 100 dicentrics per dose were analysed. The Poisson distribution of the chromosomal aberrations was tested for every dose and the coefficients alpha and beta of the linear quadratic equation, their errors and p value were calculated. Finally, all calibration curves obtained with the different methodologies were compared and the advantages of each methodology reported.
Per valutare il rischio di danno biologico di un individuo dopo una sovraesposizione alle radiazioni ionizzanti, un incidente o un’azione terroristica che coinvolge le radiazioni è indispensabile valutare la dose assorbita dalla persona esposta. La valutazione della dose assorbita e quindi della pericolosità di una sovraesposizione utilizzando metodologie di tipo biodosimetrico tramite curve di riferimento, presuppone che gli individui della popolazione presentino la stessa sensibilità alle radiazioni ionizzanti. Presuppone cioè che una determinata dose di radiazioni della stessa qualità produca lo stesso numero di aberrazioni cromosomiche a tutti i membri della popolazione. E’ anche noto che tra i membri della popolazione esiste una variabilità nella radiosensibilità e che esistono persone particolarmente radiosensibili. Argomento di questa tesi di dottorato è l’applicazione di varie metodiche citogenetiche per individuare aberrazioni cromosomiche non stabili, cromosomi dicentrici ed anelli con centromero nei linfociti T del sangue periferico (PBL) umano, formatisi in seguito ad esposizione a radiazioni ionizzanti da sorgente gamma emittente, nonché la costruzione di curve di calibrazione dose-effetto che possono, in caso di sovraesposizione, dare una risposta rapida ed affidabile sulla dose assorbita. La valutazione di tale dose, in caso di incidente, è di fondamentale importanza per la radioprotezione dei lavoratori che operano con radiazioni ionizzanti e, in caso di esposizione, per la popolazione. Di grande rilevanza è anche l’affidabilità e il tempo in cui tale valutazione è ottenuta soprattutto per gli interventi medici di urgenza. Si è proceduto quindi allo sviluppo, consolidamento e applicazione nel campo della dosimetria biologica di metodologie originali, sensibili e affidabili di analisi citogenetica delle aberrazioni cromosomiche (AC) per la valutazione della dose ricevuta da un individuo dopo una sovraesposizione alle radiazioni ionizzanti. Oltre all’applicazione classica della colorazione delle AC con la soluzione in Giemsa, quanto sopra riportato ha riguardato: • sviluppo, consolidamento e applicazione di metodiche originali di dosimetria biologica utilizzando la tecnica dell’ibridizzazione fluorescente in situ (FISH), con sonde peptidiche di acido nucleico (PNA) che colorano i telomeri e il centromero dei cromosomi; • sviluppo e applicazione della metodica della condensazione prematura dei cromosomi (PCC); • sviluppo di una metodica veloce, sensibile ed affidabile, assolutamente originale nel campo della dosimetria biologica, per valutare in poche ore la dose ricevuta da un individuo, ottenuta combinando la metodica della PCC e la tecnica FISH che include sonde peptidiche di acido nucleico (PNA). Con l’applicazione delle varie metodiche si è proceduto alla costruzione di apposite curve di calibrazione ove le aberrazioni cromosomiche riscontrate per cellula (esperimenti in vitro) sono riportate in funzione della dose gamma. Sono stati utilizzati i linfociti di tre donatori sani di età tra i 30 e i 50 anni. L’irraggiamento in vitro è stato effettuato presso i Laboratori Nazionali di Legnaro dell’INFN utilizzando una sorgente gamma (gamma beam) di 60Co con rateo di dose di 0,5 Gy/min. L’intervallo di dose, per creare le curve di calibrazione, è stato tra i 0,3 Gy e gli 8 Gy. Sono state analizzate in totale circa 12.500 cellule in metafase e interfase, con l’utilizzo di un microscopio ottico munito di fluorescenza; l’irraggiamento con raggi gamma produce nei cromosomi (dicentrici ed anelli) una distribuzione del danno di tipo Poissoniano (Edwards, 1979). Ogni curva lineare quadratica di dose-effetto è stata costruita analizzando un minimo di 500 metafasi o riscontrando 100 aberrazioni per dose (IAEA, Cytogenetic Dosimetry, 2011). Si è proceduto quindi a controllare, attraverso la verifica del test statistico u-test, che la distribuzione delle aberrazioni nelle metafasi soddisfacesse tale distribuzione per ogni dose utilizzata per costruire le curve di calibrazione; inoltre è stata verificata la corrispondenza del fit con il modello lineare quadratico f = y0+aD+bD2 utilizzando il software SigmaPlot versione 13.0 e sono stati calcolati i coefficienti del modello con i rispettivi errori standard e i valori di p value (livello di significatività assegnato, ossia una misura di evidenza contro l’ipotesi nulla) ottenendo delle stime sulla dose. Quindi, sono state costruite per ogni metodica le curve di calibrazione con limite di confidenza al 95% per stimare l’incertezza sulla dose ricevuta una volta noto il numero di aberrazioni per cellula. Le curve di calibrazione ottenute con le varie metodiche sono confrontate tra loro e discussi i vantaggi delle metodiche utilizzate. Sono state applicate diverse metodologie di dosimetria biologica e sono state costruite curve di calibrazione per ogni metodica. L’equazione per ogni curva è in grado di fornire una valutazione della dose assorbita dall’individuo in caso di esposizione accidentale alle radiazioni ionizzanti. L’applicazione, in dosimetria biologica, della tecnica della Condensazione Prematura dei Cromosomi (PCC) in combinazione con la tecnica dell’ibridizzazione fluorescente in situ (FISH) e le sonde Peptidiche di Acido Nucleico (PNA) è assolutamente originale e pochi Laboratori al mondo la applicano in questo momento. La metodica offre grandi vantaggi di rapidità, accuratezza e sensibilità quando confrontata con quelle convenzionali.

Medulloblastoma (MB) is a paediatric malignant brain tumour, sensitive to ionizing radiations (IR). However radiotherapy has detrimental effects on long-term survivors and the tumour is incurable in a third of patients, due to intrinsic radioresistance. Alterations of the Wnt pathway distinguish a molecular subgroup of MBs and nuclear beta-catenin, indicative of activated Wnt, is associated with good outcome in MB. Therefore there are increasing evidences about Wnt involvement in radio-response: IR induce activation of Wnt signalling with nuclear translocation of beta-catenin in MB cell lines. We studied effects of Wnt pathway activation in a MB cell line with p53 wild-type: UW228-1. Cells were stably transfected with a beta-catenin constitutively active and assessed for growth curves, mortality rate, invasiveness and differentiation. Firstly, activation of Wnt pathway by itself induced a slower cell growth and a higher mortality. After IR treatment, nuclear beta-catenin further inhibited cell growth, increasing mortality. Cell invasiveness was strongly inhibited by Wnt activation. Furthermore, Wnt cell population was characterized by club shaped cells with long cytoplasmic extensions containing neurofilaments, suggesting a neural differentiation of this cell line. These findings suggest that nuclear beta-catenin may leads to a less aggressive phenotype and increases radio-sensitivity in MB, accounting for its favourable prognostic value. In the future, Wnt/beta-catenin signalling will be considered as a molecular therapeutic target to develop new drugs for the treatment of MB.

Medulloblastoma (MB) is a paediatric malignant brain tumour, sensitive to ionizing radiations (IR). However radiotherapy has detrimental effects on long-term survivors and the tumour is incurable in a third of patients, due to intrinsic radioresistance. Alterations of the Wnt pathway distinguish a molecular subgroup of MBs and nuclear beta-catenin, indicative of activated Wnt, is associated with good outcome in MB. Therefore there are increasing evidences about Wnt involvement in radio-response: IR induce activation of Wnt signalling with nuclear translocation of beta-catenin in MB cell lines. We studied effects of Wnt pathway activation in a MB cell line with p53 wild-type: UW228-1. Cells were stably transfected with a beta-catenin constitutively active and assessed for growth curves, mortality rate, invasiveness and differentiation. Firstly, activation of Wnt pathway by itself induced a slower cell growth and a higher mortality. After IR treatment, nuclear beta-catenin further inhibited cell growth, increasing mortality. Cell invasiveness was strongly inhibited by Wnt activation. Furthermore, Wnt cell population was characterized by club shaped cells with long cytoplasmic extensions containing neurofilaments, suggesting a neural differentiation of this cell line. These findings suggest that nuclear beta-catenin may leads to a less aggressive phenotype and increases radio-sensitivity in MB, accounting for its favourable prognostic value. In the future, Wnt/beta-catenin signalling will be considered as a molecular therapeutic target to develop new drugs for the treatment of MB.

In eukaryotic cells, ionizing radiation (IR) induces damages to proteins, lipids and DNA, directly or indirectly, as a result of free radical formation. Among the numerous types of DNA lesions, the double-strand breaks (DSBs) are particularly important, since an inefficient or inaccurate repair may lead to cell death or genomic instability. The presence of DSBs leads to a complex DNA damage response, consisting in a cascade of cellular events, which involve sensing the damage, signal transduction to the effectors of DNA repair, cell cycle arrest and apoptosis induction. In mammals, a very early step in the cellular response to DSBs is the phosphorylation of the histone H2AX (γ-H2AX) at the sites of DNA damage by members of the phosphatidylinositol-3-OH kinase (ATM, DNA-PK and ATR). This event plays a critical role in the recruitment of signaling–repair proteins (i.e 53BP1, Mre11, Rad50, Nbs1) to the sites of damage to form the ionizing radiation-induced foci (IRIF), which contain hundreds to thousands of proteins. DNA damage and repair can be quantified in individual cells by monitoring the kinetics of formation and disappearance of IRIF that accumulate at sites of DSBs; in particular, the rate of loss of γ-H2AX foci correlates with the progression of DSB repair. Cell signaling events in response to ionising radiation depend on environmental conditions occurring during DNA repair, besides genetic and physiological features of the biological systems. For this reason we have studied and compared the human cell response to IR in different gravity conditions, normal gravity as on Earth and reduced gravity as in space environment where exposure to cosmic radiation during space missions is associated to the reduction of gravitational force, which is approximately 10-4-10-6g. Indeed, space environment is characterized by the presence of ionizing radiation in the form of charged atomic particles travelling at close to the speed of light, which represents the most significant factor limiting humans’ ability to participate in long-duration space missions, and also by a condition of weightlessness called microgravity. As reported in literature, microgravity effects on astronauts include: immune cell function suppression, skeletal muscle atrophy, cardiovascular problems and loss of calcium and minerals from bone. In-flight cell cultures and ground models of microgravity showed inhibition of lymphocyte proliferation, suppression or alteration in cytokine secretion, modifications of cytoskeleton, and also increase of chromosome aberrations and apoptosis. The question whether radiation effects are influenced by microgravity is still open and it is an important point in the risk estimation of space missions. In our experiments, microgravity condition was obtained in laboratory using of the bioreactor “Rotating Wall Vessel” (Synthecon, Inc., Houston, Texas), which simulates the weightlessness, an aspect of spaceflights. This condition is called “modeled microgravity” (MMG). In the first part of this project, DSB rejoining was investigated in human PBL irradiated with γ-rays and incubated in 1g or MMG during repair time. Formation and disappearance of γ-H2AX foci were monitored at various times after irradiation by in situ immunofluorescence; in the same samples the apoptotic index and the DNA fragmentation were determined, the last one was measured by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) and the fraction of DNA released in the gel (FR) was considered as a measure of DSBs. Results obtained provided evidences that MMG incubation during repair time affected cell survival, apoptosis and delayed DSB rejoining, increasing the genotoxic effects of ionising radiation. On the base of these evidences, we investigated if ionizing radiation and modeled microgravity could have an effect on cells focusing on the expression profile of microRNAs: negative regulators of gene expression. MicroRNAs (miRNAs) are a recently discovered class of small (~22nt) endogenously expressed translational-repressor RNAs that play a key role in many cellular pathways. In animal cells, these molecules bind to complementary sequences in the 3’-untraslated region (3’UTR) of the target messenger RNAs (mRNAs) of protein-coding genes, to direct their translational repression. For this reason, miRNAs have been implicated in numerous biological processes including developmental timing, cell fate decisions, cell death and proliferation, stem cell function, tumorigenesis and disease. Aim: The aims of this project were: i) to analyze the efficiency of DNA repair occurring in modeled microgravity culture conditions focusing on DSBs repair kinetics; ii) to investigate if ionizing radiation and modeled microgravity could have a synergistic action on human cells by comparing radio-responsive miRNA in ground gravity and MMG. Activity carried out: The presence of nuclear γ-H2AX foci and the apoptotic index were monitored by in situ immunofluorescence and western blot in not- and γ-irradiated Peripheral Blood Lymphocytes (PBL), at 0.5, 2, 6 and 24h from irradiation, in 1g and MMG. In the same samples was studied the DSBs repair analyzing the fraction of DNA released (FR) after Pulsed-field gel electrophoresis (PFGE), this value was calculated either by measuring optical density of DNA migrating in the gel and by quantity of DNA (ng) retained in the plug/wells. MiRNA expression profile of human PBL, irradiated with γ-rays (0.2-2Gy) and incubated in MMG and in parallel 1g condition, was examined through “Human miRNA microarray Kit V2” (Agilent) and quantitative real-time PCR (RT-qPCR). In addition, we used “Whole Human Genome Oligo Microarray” (Agilent) to determine the gene expression profile, in the same PBL analysed for miRNA profiling, with the aim to identify the most likely miRNA targets by integration of miRNA and mRNA expression data in an anti-correlation analysis. Finally, to identify biological pathways most involved in radiation cell response we performed a Gene Ontology (GO) analysis, on significant anti-correlated target genes identifying biological pathways significantly enriched (P<0.05). Results and conclusions: Results obtained in the study of nuclear γ-H2AX foci in irradiated PBL showed that the mean number of foci/nucleus during a short-repair time was comparable in 1g and MMG. At later times the decrease of foci number was significantly different; indeed, PBL incubated in 1g at 24h after irradiation showed 2 foci/nucleus, instead those incubated in MMG showed a mean of 6.4 foci/nucleus at the same time-points. To verify whether the disappearance of γ-H2AX foci correlated with the rejoining of double strand breaks, we subjected irradiated PBL, incubated in 1g or MMG, to PFGE assay. We found that in cells incubated in MMG, FR was higher than in 1g (77% vs. 33% at 2 h and 50% vs. 17% at 6 h, respectively). Summarizing, MMG probably affects the chromatin structure modulation that occurs after DSB formation, decreasing the efficiency of DNA repair. Thus, DSB rejoining that is almost completed in few hours in normal culture conditions, could take more time in MMG. In second part of the project we focused on miRNA expression profile analysis of γ- irradiated PBL incubated in 1g and MMG. Our results showed that radiation affected miRNA expression profile according to the dose and the time after irradiation, in both gravity conditions. Exposure to γ-rays in 1g altered miRNA expression profile at early and late time points (4h and 24h), with more responsive miRNAs at 24h after high irradiation dose (2Gy). In particular, the 20 radio-responsive miRNAs common to 0.2Gy and 2Gy of treatment showed a time dependent expression pattern, with a general down-regulation at 4h and up-regulation at 24h after irradiation. Human PBL incubated in MMG after γ-irradiation showed miRNA expression profile alteration higher at 24h than at 4h, in both irradiation doses. Interestingly, in non-irradiated PBL, 24h of MMG incubation altered the expression profile of 42 miRNA species respect to 1g. At the end, comparing the miRNA expression profiles of γ-irradiated PBL incubated 24h in the two different gravity conditions, we individuated miRNAs specifically expressed during repair time in MMG; these miRNA species were probably altered by the combined action of IR and MMG in a way that is dose dependent. In order to figure out the mechanism by which miRNAs can modulate a certain biological function in response to IR, gene expression profiles were analysed on the same PBL samples used to assess miRNA expression levels, in 1g and MMG. The anti-correlation analysis was performed between differentially expressed mRNAs and deregulated miRNAs to investigate the putative miRNA target genes. Finally, Gene Ontology analysis was conducted on significant anti-correlated target genes with the aim of identifying the biological categories which they belong to. From our results it arose that few genes were activated in irradiated PBL incubated 24h either in 1g or MMG and most of them were gravity-specific. In 2Gy PBL incubated in 1g a great number of deregulated genes belonged to the DNA Damage Response (DDR) categories: apoptosis, response to wounding and response to DNA damage. These categories were not found in 2Gy PBL incubated in MMG, where instead were altered biological processes involved in regulation of development, cell differentiation/activation, immune system, cytokine production and hemopoiesis; they were all characterized by a general gene down-regulation. In addition, we focused on significantly anti-correlated genes of DDR pathway, activated in the two gravity conditions, to highlight the differences between 1g and MMG. We hypothesize that the smaller number of radio-responsive miRNAs in MMG can operate an unscheduled regulation of the expression level of transcripts usually not targeted. The scenario proposed in this work is that modeled microgravity incubation, following ionizing radiation exposure (simulated space environment), could affect the appropriate radiation cell response of human lymphocytes reducing the efficiency of DNA repair. To better investigate miRNA biological functions in the simulated space environment, it has been necessary to focus our studies on miRNA target validation and functional analysis. For this reason, the PhD program was carried out for seven months in the laboratory of Prof. Riccardo Dalla-Favera at “Institute for Cancer Genetics”, Columbia University (New York, USA), to acquire some expertise in molecular biology techniques and their applications to the study of microRNAs.
Le radiazioni ionizzanti (IR), colpendo le cellule degli organismi eucarioti è in grado di provocare danni a proteine, lipidi e molecole di DNA, in modo diretto o indiretto come risultato della formazione di radicali liberi. Tra i numerosi tipi di danno al DNA, le rotture a doppio filamento o double-strand breaks (DSBs) rappresentano il tipo di lesione più grave, dal momento che una riparazione inefficiente o non accurata può portare a morte cellulare o instabilità genomica. La presenza di DSBs induce una complessa risposta al danno al DNA che vede coinvolti una serie di eventi cellulari quali: la rilevazione del danno, la trasduzione del segnale agli effettori della riparazione, l’arresto del ciclo cellulare e l’induzione di apoptosi. Nei mammiferi, una delle risposte cellulari più precoci dopo l’induzione di una doppia rottura è la fosforilazione dell’istone H2AX (γ-H2AX) in corrispondenza del sito di danno, che avviene per opera delle fosfatidilinositolol-3-OH-chinasi (ATM, DNA-PK and ATR). Questo evento sembra essere importante nel reclutamento di fattori di segnalazione del danno e di proteine coinvolte nella riparazione delle DSBs nei siti danneggiati (i.e 53BP1, Mre11, Rad50, Nbs1), dando origine a ionizing radiation-induced foci (IRIF), che possono essere costituiti da migliaia di queste molecole proteiche. Monitorando la cinetica di formazione e scomparsa degli IRIF, che si accumulano nei siti danneggiati, è possibile analizzare il danno al DNA e la sua riparazione; in particolare, è stato osservato che la diminuzione dei foci di γ-H2AX correla con la progressione della riparazione delle DSBs. Gli eventi di segnalazione attivati in risposta alle radiazioni ionizzanti dipendono, oltre che dalle caratteristiche genetiche e fisiologiche del sistema biologico osservato, anche dalle condizioni ambientali presenti durante la riparazione del DNA. Per questa ragione abbiamo analizzato e confrontato la risposta cellulare umana alle IR in condizioni diverse di gravità, normale come sulla Terra (1g) e ridotta come nell’ambiente spaziale; in quest’ultimo l’esposizione ai raggi cosmici a cui l’uomo è soggetto durante le missioni spaziali e associata alla riduzione della forza di gravità. L’ambiente spaziale è caratterizzato dalla presenza di radiazioni ionizzanti, nella forma di particelle atomiche cariche che rappresentano il più importante fattore limitante la lunga permanenza dell’uomo nello spazio, ma anche dalla condizione di assenza di peso, che prende il nome di microgravità (10-4–10-6g). In letteratura sono stati riportati alcuni effetti della microgravità osservati in astronauti di ritorno dai voli spaziali, questi riguardano: la soppressione del sistema immunitario, l’atrofia muscolare, problemi cardiovascolari e la demineralizzazione e decalcificazione ossea. Cellule mantenute in coltura durante le missione spaziali e modelli a terra della microgravità mostrano inibizione della proliferazione dei linfociti, soppressione o alterazione della secrezione di citochine, modificazioni del citoscheletro e anche incremento delle aberrazioni cromosomiche e apoptosi. Pertanto, capire se gli effetti della radiazione ionizzante possano essere influenzati dalla microgravità rimane un punto di rilevante importanza nella valutazione dei rischi durante le missioni spaziali. In questo lavoro, la microgravità è stata simulata in laboratorio usando il bioreattore “Rotating Wall Vessel” (Synthecon) messo a punto nei laboratori della NASA a Houston; questo strumento permette di riprodurre un aspetto dei voli spaziali che è l’assenza di peso, condizione che prende il nome di “modeled microgravity” (MMG). Nella prima parte di questo progetto è stata studiata la riparazione delle DSBs in linfociti umani irradiati con raggi gamma e mantenuti durante il tempo di riparazione in 1g o MMG. La formazione e la scomparsa dei foci dell’istone γ-H2AX è stata monitorata a diversi tempi dall’irradiazione mediante immunofluorescenza; nei medesimi campioni è stato anche analizzato l’indice apoptotico e la frammentazione del DNA, quest’ultimo con la tecnica della pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) in cui la frazione di DNA rilasciata nel gel (FR) è considerata una misura delle DSBs. I risultati ottenuti confermano che l’incubazione in MMG durante il tempo di riparazione influenza la sopravvivenza cellulare, l’apoptosi e ritarda la riparazione delle DSBs, incrementando l’effetto genotossico delle radiazioni ionizzanti. Sulla base delle osservazioni fatte, si è passati a studiare se la IR e la MMG possono avere un’azione sinergica sulle cellule analizzando i profili di espressione dei microRNAs: regolatori negativi dell’espressione genica. I microRNAs (miRNAs) sono una classe di corti RNA (~22nt) endogeni, che svolgono un ruolo chiave in molti processi cellulari poiché reprimono l’espressione dei mRNA target. Nelle cellule animali, queste molecole vanno a reprimere la traduzione dei geni codificanti proteine legandosi a sequenze complementari nelle regioni non tradotte al 3’ terminale (3’UTR) dei mRNA. Per questo motivo i miRNAs sono coinvolti in numerosi processi biologici come: lo sviluppo, la proliferazione cellulare, l’apoptosi, la funzionalità delle cellule staminali e la tumorigenesi. Scopo: Questo progetto si proponeva di: i) analizzare l’efficienza di riparazione del DNA in condizione di microgravità simulata (MMG), puntando l’attenzione alla cinetica di riparazione delle DSBs; ii) capire se la radiazione ionizzante e la microgravità simulata possono avere un’azione sinergica in cellule umane, confrontando i miRNA radio-responsivi nelle due condizioni di gravità (1g e MMG) Attività svolta: La presenza di foci nucleari dell’istone γ-H2AX e l’indice apoptotico sono stati monitorati in linfociti umani irradiati con raggi γ e non, incubati in 1g e MMG. Negli stessi campioni è stata studiata la riparazione delle DSBs analizzando la frazione di DNA rilasciata (FR) dopo Pulsed-field gel electrophoresis (PFGE). In seguito, usando l’approccio dei microarray con “Human miRNA microarray Kit V2” (Agilent) e della real-time qPCR, sono stati analizzati i profili di espressione dei miRNAs in linfociti umani irradiati con raggi γ e incubati in 1g e MMG. Impiegando poi i microarrays “Whole Human Genome Oligo Microarray” (Agilent) per gli stessi campioni di cellule, è stato possibile determinare i profili di espressione genica; allo scopo di identificare i probabili mRNA target dei miRNA radio-responsivi i dati di espressione dei miRNA e dei mRNA sono stati integrati in un’analisi di anticorrelazione. Infine, per studiare i processi biologici maggiormente coinvolti nella risposta cellulare alle radiazioni ionizzanti è stata eseguita una Gene Ontology analysis (GO) applicata ai miRNA-mRNA target significativamente anti-correlati. Risultati e conclusioni: I risultati ottenuti dallo studio dei foci dell’istone γ-H2AX in PBL irradiati mostrano che il numero medio di foci/nucleo a tempi brevi di riparazione nelle due condizioni di gravità è comparabile. Al contrario, per tempi lunghi, la diminuzione del numero di foci è significativamente differente; infatti, a 24h dall’irradiazione i PBL incubati in 1g presentano 2 foci/nucleo, mentre quelli in MMG 6.4 foci/nucleo. Per verificare che la scomparsa dei foci di γ-H2AX fosse correlata con la riparazione delle DSBs è stata utilizzata la tecnica della PFGE. La cinetica di riparazione delle DSBs è stata analizzata in PBL irradiati e incubati in 1g e MMG; nelle cellule incubate in MMG il contenuto di DNA frammentato era maggiore rispetto alla 1g (FR 77% vs. 33% a 2 h e FR 50% vs. 17% a 6 h, rispettivamente). Probabilmente la MMG influisce sulle modificazioni strutturali della cromatina che avvengono in risposta alla DSBs, diminuendo l’efficienza di riparazione; pertanto, la riparazione delle DSBs che in 1g avviene in poche ore, richiede più tempo in MMG. Nella seconda parte del progetto sono stati analizzati i profili di espressione di miRNA in PBL irradiati con raggi γ e incubati in 1g e MMG. Dai risultati ottenuti è emerso che la radiazione altera i profili di espressione dei miRNA in modo dose e tempo dipendente, in entrambe le condizioni di gravità. L’esposizione ai raggi gamma in 1g altera i profili di espressione dei miRNA, sia a tempi brevi che lunghi, con maggior numero di miRNA radio-responsivi a 24h dopo esposizione alla dose maggiore (2Gy). Dal confronto dei profili di espressione di miRNA in PBL irradiati e mantenuti 24h nelle due condizioni di gravità vengono individuati miRNAs espressi in modo specifico durante l’incubazione in MMG; questi miRNAs vengono probabilmente alterati dall’azione combinata della IR con la MMG con effetto dose-dipendente. Anche le cellule non irradiate ma mantenute 24h in MMG presentano 42 miRNA deregolati rispetto alla 1g. Per far luce sul meccanismo col quale i miRNAs possono modulare alcuni processi biologici in risposta alle radiazioni ionizzanti, sono stati analizzati i profili di espressione di mRNAs negli stessi campioni per i quali sono stati ricavati i profili dei miRNAs. L’analisi di anti-correlazione tra i miRNA e i mRNA differenzialmente espressi e l’analisi computazionale con PITA hanno permesso di predire geni target dei miRNA. Infine, è stata eseguita la Gene Ontology analisi su geni target significativamente anti-correlati, allo scopo di identificare le categorie biologiche di appartenenza. Dai nostri risultati è emerso che alcuni geni sono attivati in PBL irradiati e incubati 24h sia in 1g che MMG, molti di loro sono gravità-specifici. In cellule irradiate con 2Gy e incubate in 1g un grande numero di mRNAs alterati appartiene alle categorie della risposta al danno al DNA (DDR): apoptosi, risposta allo stress, risposta al danno al DNA. Queste categorie non sono risultanti dall’analisi dei PBL irradiati e mantenuti in MMG, dove invece sono alterati processi coinvolti nel differenziamento e attivazione cellulare, sistema immunitario, produzione di citochine ed emopoiesi; tutte caratterizzate da una sostanziale down-regolazione genica. Questo studio fornisce prove che la MMG associata alla radiazione ionizzante porta ad una non appropriata risposta al danno al DNA in linfociti umani, dovuta probabilmente alla perdita di miRNAs radio-responsivi coinvolti nella DDR. Per meglio studiare le funzioni biologiche dei miRNAs in condizione di microgravità simulata è stato necessario puntare l’attenzione sulla validazione dei messageri target predetti e sull’analisi funzionale. Per questa ragione il programma finale di dottorato è stato svolto presso il laboratorio del Prof. Riccardo Dalla-Favera all’“Institute for Cancer Genetics” (Columbia University, New York, USA), per un periodo di sette mesi, allo scopo di acquisire competenze di biologia molecolare che vengono applicate allo studio dei microRNAs.

The purpose of this study is to examine the effect of Extremely Low Frequency electromagnetic Fields (ELF) on the differentiation of cerebellar granule neurons. These cells represent the main population of the rat cerebellum and is one of the most widespread models for the study of numerous neuronal parameters(Balazs et al.,1988; Gallo et al.,1987; Contestabile 2002). In this research I studied cerebellar granule neurons, in experiments in vitro and in vivo. In the first case I analyzed the effects induced by the exposure to electromagnetic fields on primary cerebellar granule neurons of newborn rats, which were eight days old. In the second case I exposed pregnant rats, for the entire duration of the gestation and I sacrified the newborn rat after eight days of exposure. In both cases the cells exposed to the electromagnet fields of 50 Hz, 1 mT showed one premature reaction to Glutamate toxicity test. Moreover the Patch clamp technique showed an increase of the currents of the KAINATO in the exposed cells. These two techniques showed a premature and greater activity of glutamate receptors in the exposed cells. The study of expression of ionotropic glutamate receptors confirmed, by means of Western blotting and RT-PCR, their precocius expression in the exposed cells. These receptors represent an index of maturation of the cerebellar granule neurons (Hack and Balazs 1994), therefore I studied another important neuronal marker, the protein NF-200, one of the three proteins of the neurofilament. Immunofluorescence assay and Western blotting showed one greater expression of this marker in the exposed cells compared to control cells. All these results indicate that the electromagnetic fields of 50Hz and 1 mT can interact with biological material, in fact in my research I demonstrated that the exposure to this physical agent is able to induce a premature maturation and differentiation of cerebellar granule neurons.

Il lavoro di ricerca ha lo scopo di studiare il rischio di sviluppare mesotelioma in soggetti esposti a radiazioni ionizzanti. Questo lavoro è composto da una revisione della letteratura scientifica e dell’analisi del database SEER (Surveillance, Epidemiology, and End Results). Alla fine del lavoro sono stati inseriti tutti i lavori da me pubblicati nell’ambito della disciplina della Medicina del Lavoro, portati a termine durante il dottorato. La revisione è stata concepite per studiare la relazione tra esposizione a radiazioni ionizzanti (radioterapia a fasci esterni o esposizione lavorativa) e insorgenza di mesotelioma. Il lavoro ha portato ad un analisi qualitativa di 19 studi presenti in letteratura e ad un'analisi quantitativa di 16 studi: è stata condotta una meta-analisi che ha dato come stima di rischio complessiva un valore pari a 1,87 con IC 95% 1,44-2,29. L’analisi del database SEER si è concentrata sullo studio del rischio di sviluppare mesotelioma peritoneale come seconda neoplasia in soggetti con un tumore primitivo localizzato della prostata trattati con radioterapia. Sono stati individuati 853.447 maschi, in un periodo compreso tra il 1973 e il 2015, e 38 mesoteliomi peritoneali (17 tra i pazienti trattati con radioterapia a fasci esterni). L’Hazard Ratio (HR) per l’EBRT, confrontata con i pazienti non irradiati, è risultato essere 1,72, con (IC) 95% di 0,90-3,29. Dall’analisi dei dati dei registri SEER e della letteratura scientifica sia su esposizioni ad alte dosi (EBRT) che a basse dosi e frazionate (esposizione lavorativa) si evidenzia che esiste un aumento del rischio di sviluppare mesotelioma in seguito ad esposizione a radiazioni ionizzanti.
The aim of this research work was to study the risk of developing mesothelioma in subjects exposed to ionizing radiation. This thesis consists of a scientific literature review and an analysis of the SEER (Surveillance, Epidemiology and Final Results) database. The review was designed to investigate the relationship between exposure to ionizing radiation (external beam radiation therapy, EBRT, or occupational exposure) and the onset of mesothelioma. After screening 4104 items, the research led to a qualitative analysis of 19 studies in the literature; a meta-analysis was also carried out on 16 papers, that respected the inclusion criteria and reported all data we needed. A general risk estimate was found to be equal to 1.87 with 95% CI: 1.44-2.29. The analysis of the SEER database focused on the study of the risk to develop peritoneal mesothelioma as a second malignancy in subjects with localized prostate cancer treated with radiotherapy. In the study period between 1973 and 2015, 38 peritoneal mesotheliomas (as second neoplasm) were identified: 17 among patients previously treated with radiotherapy. The Hazard Ratio (HR) for EBRT, relative to non-irradiated patients, was found to be 1.72, with a 95% (CI) of 0.90-3.29. From the data analysis of SEER registries and scientific literature review on both high dose (EBRT) and low and fractionated dose (occupational exposure) exposures, an increased risk of developing mesothelioma after ionizing radiation exposure was highlighted. The last chapter on this thesis work reports all the papers I published in the field of Occupational Medicine, completed during the PhD programme.

Negli ultimi anni, i progressi della ricerca scientifica nell’ambito dell’elettronica organica stanno aprendo la strada verso la realizzazione di rivelatori di radiazioni ionizzanti con proprietà di enorme interesse applicativo: flessibilità, leggerezza, facilità di fabbricazione su ampie aree a basso costo, basso peso molecolare (compatibile col tessuto umano) e basso consumo energetico. Nell’ambito di questa tesi sono analizzate le prestazioni di rivelazione di raggi X di dieci transistor organici a effetto di campo (OFETs) a film sottile aventi come materiale semicondutture una nuova molecola derivata del TIPS-pentacene, appositamente sintetizzata all’Università del Kentacky. Di tali dispositivi vengono sia verificate le proprietà elettriche generali dei transistor a effetto di campo sia valutate le performance come rivelatori di raggi X tramite una caratterizzazione scelta in base alle condizioni più rilevanti e interessanti dal punto di vista applicativo.

Questo progetto ha confrontato gli effetti indotti da diversi tipi di radiazioni, diversa intensità delle dosi, diverso rateo di dose su sistemi cellulari differenti. In particolare sono stati seguiti due studi differenti, finalizzati all’indagine degli effetti e dei meccanismi indotti da trattamenti radioterapici su cellule in coltura. Nel primo studio -EXCALIBUR- sono stati investigati i meccanismi di induzione e trasmissione del danno a basse dosi di radiazioni, in funzione della qualità della radiazione (raggi gamma e protoni) e della dose. Cellule di glioblastoma umano (T98G) sono state irraggiate con raggi gamma e protoni a due diverse dosi (0,25 Gy e 2 Gy); in questo studio è stata valutata e analizzata la variazione di espressione genica rilevata utilizzando la tecnologia dei microarray. Per mezzo dell’analisi statistica, con due software diversi, si è osservato come nelle cellule irraggiate si attivino i geni legati alla senescenza cellulare; questo risultato è significativo, visto che potrebbe rappresentare una prospettiva terapeutica interessante per molte neoplasie. Il secondo studio –Plasma Focus- ha lo scopo di ampliare le applicazioni nel settore medicale di una sorgente radiante che produce raggi X ad altissimo rateo di dose (plasma focus). In questo studio, l’attenzione è stata posta sulla preparazione dei campioni biologici per l’irraggiamento. Cellule di adenocarcinoma mammario (MCF7) sono state coltivate in laboratorio e posizionate all’interno di appositi portacampioni pronte per essere irraggiate con raggi X ad alto e a basso rateo di dose. Per mezzo della microscopia ottica e della citometria a flusso in fluorescenza, si è osservato come un rateo di dose elevato provochi danni cellulari superiori. L’analisi quantitativa ha mostrato che, nelle cellule trattate con il plasma focus, il 18% risulti danneggiato rispetto al 7% delle cellule di controllo; con i raggi X convenzionali risulta danneggiato l'8% di cellule, rispetto al 3% delle cellule di controllo.

L'adroterapia è una cura oncologica radiante che utilizza fasci di adroni, come protoni o ioni pesanti. Questa terapia risulta notevolmente efficace, rispetto alla radioterapia, in quanto impiega l'interazione tra particella carica e materia per creare danni irreparabili nella catena del DNA delle cellule cancerogene. Nell'intervallo di energia dell'adroterapia, risulta tuttavia essenziale considerare i processi di frammentazione nucleare che potrebbero danneggiare tessuti sani limitrofi alla neoplasia. L'esperimento FOOT è stato progettato per determinare le sezioni d'urto dei processi di frammentazione nucleare tra il fascio di trattamento e il bersaglio biologico. L'analisi delle sezioni d'urto necessita di una preliminare identificazione dei frammenti prodotti. La tesi verte su quest'ultimo aspetto attuato attraverso un'analisi di dati simulati dal programma FLUKA, a cui è applicata un'alterazione gaussiana delle quantità ricostruite per tener conto della diversa risoluzione dei detector dell'apparato di FOOT. La simulazione considera un fascio di ossigeno-16 indirizzato verso un bersaglio di polietilene ad un'energia di 200 MeV/u. Viene quindi identificato il numero atomico Z e il numero di massa A di 9 dei principali frammenti prodotti in eventi di frammentazione nucleare (con Z compreso tra 1 e 8). La misura del numero atomico Z è stata ottenuta attraverso la misura del tempo di volo dei frammenti e dell'energia depositata negli strati di materiale scintillante; la precisione ottenuta permette una completa identificazione della carica dei frammenti. La misura del numero di massa è stata effettuata sia attraverso l'applicazione di formule cinematiche relativistiche, sia attraverso un metodo di minimizzazione del χ^2. Quest’ultimo metodo ha fornito i risultati più precisi, dimostrando la possibilità di una separazione isotopica dei frammenti e dunque anche del calcolo della loro sezione d'urto.

La seguente tesi tratta dell’utilizzo di tecnologie innovative per l’inattivazione microbica, l’estrazione di componenti secondarie e riduzione degli scarti di lavorazione di prodotti a base di pomodoro. In particolare, sono state trattate cinque diverse tecnologie innovative, viste durante il percorso di studi e qui approfondite. Tra queste tecnologie innovative troviamo le alte pressioni idrostatiche, le radiazioni ionizzanti, gli ultrasuoni e i campi elettrici pulsati, una valida alternativa alle tecnologie termiche poiché sono in grado a salvaguardare non solo la sicurezza dell’utilizzatore finale come utilizzando la pastorizzazione, ma anche mantenere dei buoni livelli per quanto riguarda le caratteristiche organolettiche e nutrizionali dei prodotti trattati. In particolare, nei prodotti a base di pomodoro è stato notato come queste tecnologie siano in grado ad inattivare microrganismi patogeni come: E. coli O157:H7, S. aureus, S. Typhimurium e L. monocytogenes, e non come: B. Coagulans e C. pasteurianum, nonché alcuni enzimi (es. PME e LOX) nel prodotto finale. Inoltre, la maggior parte di queste tecnologie è in grado di aumentare le rese di estrazione di componenti secondarie, quali β-carotene, licopene e polifenoli totali. Questi composti possono essere estratte sia dal pomodoro, che direttamente da prodotti di scarto come le vinacce di pomodoro o le bucce, andando a diminuire sprechi alimentari e conseguentemente inquinamento, che sarebbe prodotto dagli stessi scarti per il loro smaltimento.

Le perovskiti ibride ad alogenuri organometallici presentano notevoli proprietà optoelettroniche, tali da renderle buoni candidati per numerose applicazioni pratiche, come la realizzazione di celle solari e di detector di raggi X. In questa tesi si sono studiati gli effetti dell'esposizione ai raggi X su monocristalli di perovskiti MAPbBr3 (metilammonio piombo tribromuro), analizzando la fotocorrente per diversi dose rate di radiazione incidente e per diversi bias di tensione applicata. Dalla fotocorrente è poi stata calcolata la sensitivity. L'obiettivo principale è infatti quello di valutare la variazione di sensitivity dopo assorbimenti prolungati di raggi X (100 Gy e 200 Gy di dose cumulativa). Ciò che si è osservato è stato un calo significativo sia della sensitivity che della fotocorrente passando da 0 Gy a 100 Gy, mentre da 100 Gy a 200 Gy non si è avuta ulteriore diminuzione. Il campione ha poi mostrato un notevole recovery della sensitivity dopo un giorno di riposo, segno di una buona radiation hardness. Si è infine notato che la diminuzione della fotocorrente a 100 Gy è determinata da un incremento della corrente di buio, non dalla diminuzione della corrente sotto raggi X. Ciò fa pensare a un fenomeno di cattura dei portatori di carica liberi da parte di livelli energetici profondi, che contribuiscono alla corrente di buio ma non a quella sotto raggi X.

Ionizing radiation may affect the electrical response of the electronic systems, inducing a variation in their nominal electrical characteristics and gradually degrading their performance. It is essential to study the total ionizing dose (TID) effects in electronic devices used in radiation environments such as space and avionics systems, high-energy physics experiments, and nuclear power plants. This thesis mainly focuses on the high-energy experiments, in which the large hadron collider (LHC) at CERN, especially the upgraded high luminosity-LHC, is currently expected to reach the highest TID level. In this thesis work, I investigate the TID effects in nanometer scale CMOS technologies irradiated to ultra-high doses. The analysis of TID degradation mechanisms focuses on evaluating the measurable effects that affect the electrical characteristics of the devices and identifying the microscopic properties of the radiation-induced defects. The radiation measurements of several transistors based on the FinFET and gate-all-around FET (GAAFET) structures of different manufactures are performed with different device types, dimensions, chip layout and bias conditions, identifying the most TID sensitive parameters of the devices. The type, density, location and energy levels of the defects induced by ionizing radiation are studied through DC static characteristics and low-frequency 1/f noise measurements. The experimental measurements presented in this work provide a unique and comprehensive set of data, pointing out the strong effect of scaling down on the TID-induce phenomena in modern advanced CMOS technologies. All TID responses of the 16 nm bulk FinFETs and Si nanowire GAAFETs confirm the high TID tolerance of the nanoscale CMOS technologies with ultra-thin gate oxide, due to the reduced charge trapping in the gate dielectrics. However, the aggressive scale down of devices has led to new TID-induced effects related to other thick oxides and modern fabrication processes, such as shallow trench insulation (STI) oxides, spacer dielectrics, and halo implantations. Some new TID degradation mechanisms appear in 16 nm bulk FinFETs and Si nanowire GAAFETs, causing strong dependence on the irradiation bias conditions, channel length and chip layout. This thesis work identifies the weak points of FinFET and GAAFET technologies at ultra-high doses and provides chip designers with the key elements to improve their TID tolerance.
Ionizing radiation may affect the electrical response of the electronic systems, inducing a variation in their nominal electrical characteristics and gradually degrading their performance. It is essential to study the total ionizing dose (TID) effects in electronic devices used in radiation environments such as space and avionics systems, high-energy physics experiments, and nuclear power plants. This thesis mainly focuses on the high-energy experiments, in which the large hadron collider (LHC) at CERN, especially the upgraded high luminosity-LHC, is currently expected to reach the highest TID level. In this thesis work, I investigate the TID effects in nanometer scale CMOS technologies irradiated to ultra-high doses. The analysis of TID degradation mechanisms focuses on evaluating the measurable effects that affect the electrical characteristics of the devices and identifying the microscopic properties of the radiation-induced defects. The radiation measurements of several transistors based on the FinFET and gate-all-around FET (GAAFET) structures of different manufactures are performed with different device types, dimensions, chip layout and bias conditions, identifying the most TID sensitive parameters of the devices. The type, density, location and energy levels of the defects induced by ionizing radiation are studied through DC static characteristics and low-frequency 1/f noise measurements. The experimental measurements presented in this work provide a unique and comprehensive set of data, pointing out the strong effect of scaling down on the TID-induce phenomena in modern advanced CMOS technologies. All TID responses of the 16 nm bulk FinFETs and Si nanowire GAAFETs confirm the high TID tolerance of the nanoscale CMOS technologies with ultra-thin gate oxide, due to the reduced charge trapping in the gate dielectrics. However, the aggressive scale down of devices has led to new TID-induced effects related to other thick oxides and modern fabrication processes, such as shallow trench insulation (STI) oxides, spacer dielectrics, and halo implantations. Some new TID degradation mechanisms appear in 16 nm bulk FinFETs and Si nanowire GAAFETs, causing strong dependence on the irradiation bias conditions, channel length and chip layout. This thesis work identifies the weak points of FinFET and GAAFET technologies at ultra-high doses and provides chip designers with the key elements to improve their TID tolerance.

In questo lavoro abbiamo analizzato due spettri nel vicino infrarosso (rest-frame visibile) di GMASS 0953, un galassia star-forming di grande massa a z~2 che ospita un nucleo galattico attivo (AGN). La nostra analisi di due set di dati realizzati dagli spettrografi GNIRS e SINFONI ha rivelato un outflow di gas ionizzato visibile dalle transizioni di [OIII]λλ4959,5007 del quale abbiamo studiato le proprietà (es. massa, tasso di espulsione) per stabilire l’impatto che l’espulsione di materiale può avere sulla galassia. Diverse osservazioni hanno infatti rivelato espulsioni di gas dalle regioni nucleari delle galassie provocate dai venti e/o dalla pressione di radiazione sprigionati dagli AGN, che possono ridurre il combustibile necessario per la nascita delle stelle, favorendo l'evoluzione passiva dei sistemi in cui gli outflow sono in atto. Tuttavia, a causa della nostra ignoranza sulla distribuzione della polvere nella galassia e sulla geometria dell’outflow, la nostre misure non ci hanno permesso di pronunciarci in maniera definitiva sull’impatto che l’espulsione di gas può avere sull’attività di formazione stellare di GMASS 0953. Parallelamente, grazie alla disponibilità di dati di spettroscopia a campo integrale (Integral Field Spectroscopy, IFS) realizzati dallo spettrografo SINFONI, abbiamo studiato la cinematica del gas ionizzato della galassia. La nostra analisi, condotta tramite un algoritmo 3D che minimizza gli effetti dovuti alla bassa risoluzione spaziale di cui possono essere affette le osservazioni IFS, ha evidenziato la presenza di un disco per il quale abbiamo derivato la curva di rotazione, che ci ha consentito di quantificare la massa dinamica di GMASS 0953. Lo studio della cinematica ha messo in risalto i limiti legati alle osservazioni spettroscopiche a campo integrale dotate di bassa risoluzione spaziale, che rende incerta la derivazione della dispersione di velocità del gas e dunque la misura del rapporto (V/σ) di una galassia.

La grande importanza della ricerca di materiali innovativi da impiegare come detector di raggi X è dovuta al loro utilizzo in svariati campi, dalla ricerca scientifica alla medicina, dove sono richiesti nuovi rivelatori a basso costo e a grande area. Questo spinge la ricerca ad indagare le perovskiti organometalliche che sembrano soddisfare i requisiti necessari per nuovi detector. Esse infatti possiedono un elevato assorbimento delle radiazioni ad alta energia e processabilità in fase liquida. In questa tesi sono state analizzate due perovskiti depositate da soluzione: MAPbI3 e CsMAFAPb(IBr)3. In particolare esse costituiscono lo strato attivo di due diverse tipologie di detector: fotoconduttori e celle solari. Viene dimostrato come tali dispositivi presentino una elevata sensibilità alla radiazione X e come essi possano essere impiegati come rivelatori altamente efficienti a film sottile.

In questo lavoro di tesi si intende fornire un'analisi in chiave quantomeccanica di una serie di caratteristiche della molecola di idrogeno ionizzata. Il fatto che l'equazione di Schrödinger per l'elettrone sia nel caso di H2+ risolvibile in maniera esatta rende questo sistema fisico un prezioso banco di prova per qualsiasi metodo di approssimazione. Il lavoro svolto in questa trattazione consisterà proprio nella risoluzione dell'equazione d'onda per l'elettrone nel suo stato fondamentale, dapprima in maniera esatta poi mediante LCAO, e successivamente nell'analisi dei risultati ottenuti, che verranno dapprima discussi e interpretati in chiave fisica, e infine messi a confronto per la verifica della bontà dell'approssimazione. Il metodo approssimato fornirà approssimazioni relative anche al primo stato elettronico eccitato; anche questo verrà ampiamente discusso, e ci si soffermerà in particolare sulla caratterizzazione di orbitali di "legame" e di "antilegame", e sul loro rapporto con la stabilità dello ione molecolare.

I semiconduttori organici presentano numerose proprietà che li contraddistinguono dalla loro controparte inorganica. Il basso costo e la loro facilità di deposizione li rende ottimi candidati per lo sviluppo di una nuova generazione di rivelatori di radiazione ionizzante flessibile e scalabile su larga area. Altre caratteristiche avvalorano il loro possibile ruolo nei vari campi di applicazione medico, di fisica ad alte energie, sicurezza in aeroporto e installazioni nucleari o spaziali, quali la loro resistenza, leggerezza, flessibilità e la loro equivalenza ai tessuti umani in termini di assorbimento di fotoni ad alta energia. Alla base di questa tesi vi è lo studio e l’analisi di transistors organici a effetto di campo (OFET), con semiconduttore in TIPS e TIPGe -pentacene, come rivelatori di raggi X e la loro resistenza a danni al materiale e alla performance dovuti a esposizione a radiazione prolungata.

The Extended Narrow Line Region (ENLR) of Active Galactic Nuclei (AGN) is a conical or bi-conical region of highly ionized gas with a size of few up to 15–20 kpc and the apexes pointing towards the active nucleus. This region is also called ionization cones. These cones are an evidence of the Unified Model (Antonucci 1993) that predicts an anisotropic escape of ionizing photons from the nucleus confined in a conical flow by a dusty torus. Many details about the complex structure of the ENLR still remains unveiled. For example it is not clear which is the origin of the ionized gas. This is an important issue, being related to the fuelling of the active nucleus. The gas could be simply part of the interstellar medium of the host galaxy, ionized by the active nucleus or by shocks; or it could be intergalactic medium acquired by the surroundings of the host galaxy through gravitational interactions. Up to now only 25 Seyfert 2 galaxies with ionization cones are known and studied. The lack of cones in Seyfert 2 galaxies could be a selection effect, or it could be due to the absence of gas distributed over large scales in the host galaxy, but it can also indicate that some particular initial conditions are needed in order to form an ENLR. In this work we tackle the question of the origin of the gas, by combining the information obtained from IFU, longslit and echelle spectra. Being the IFU field of view typically small, in order to correctly interpret the spectroscopic results we analyse also broad band images. We reduced and analyzed the collected data from our observational campaign of nearby Seyfert galaxies. IFU spectra were taken with MPFS at SAO 6-mt telescope, longslit spectra with AFOSC at the 1.8-mt telescope of Asiago Astrophysical Observatory and the echelle spectra with MagE at 6.5-mt Magellan telescope. The broad band images were taken with SCORPIO at SAO 6-mt telescope and from the ING archive. This work is based on: (i) analysis of gas physical properties (density, temperature and metallicity), (ii) analysis of emission lines ratios, (iii) study of gas and stars kinematics, (iv) morphological analysis. We applied this method to two Seyfert galaxies showing extended [O III] emission, NGC 7212, a Seyfert 2 galaxy and MRK 6 a Seyfert 1.5 galaxy. We obtained strong proof of an external origin for the ionized gas in both cases. This is more likely to occur in NGC 7212 because it is in a strongly interacting system, however also in MRK 6 we found hints of a past merger. We took advantage of integral field data which allow to spatially sample the ENLR in 1"×1" emission line sub-regions and we selected 12 Seyfert 2 galaxies to perform a statistical study of spectroscopic properties of a large number of these regions. From the analysis of about 850 sub-regions we pointed out that most of them share the properties generally observed in the NLR of Seyfert galaxies. All these results strongly suggest that particular initial conditions are mandatory in order to generate a kpc-size NLR.
La Extended Narrow Line Region (ENLR) dei Nuclei Galattici Attivi (AGN) e' una regione di gas ad alta ionizzazione, di forma conica o biconica con dimensioni fino a 15-20 kpc e gli apici in direzione del nucleo attivo. Questa struttura, detta anche coni di ionizzazione, e' una prova della validita' del Modello Unificato (Antonucci 1993), che predice che il flusso della radiazione ionizzante emessa dal nucleo sia collimato dal toro di polveri. La struttura della ENLR e' complicata e sono numerose le questioni irrisolte, per esempio non e' chiara l’origine del gas ionizzato presente in queste regioni. Il gas potrebbe essere parte del mezzo interstellare della galassia ospite, ed essere semplicemente ionizzato dal nucleo attivo, oppure potrebbe essere mezzo intergalattico acquisito dall’esterno in seguito a interazioni gravitazionali. Finora sono state scoperte solo 25 Seyfert 2 con coni di ionizzazione. Questo basso numero di oggetti potrebbe essere dovuto a un effetto di selezione, oppure all’assenza di gas distribuito su larga scala nella galassia ospite, ma potrebbe anche indicare che servono particolari condizioni per formare la ENLR. In questo lavoro abbiamo studiato l’orgine del gas utilizzando dati spettroscopici integral field (IFU), longslit e echelle. A causa del piccolo campo di vista dei dati IFU c’e' bisogno di un confronto con immagini broad band dell’intera galassia, per poter meglio interpretare l’informazione ottenuta dal dato spettroscopico. Abbiamo ridotto e analizzati i dati, che sono stati ottenuti nell’ambito della nostra campagna osservativa di galassie di Seyfert vicine. I dati IFU sono stati acquisiti con lo spettrografo MPFS al telescopio di 6-mt del SAO, i dati longslit con AFOSC al telescopio di 1.8-mt dell’Osservatorio Astrofisco di Asiago e i dati echelle con MagE al telescopio Magellan di 6.5-mt. Le immagini sono state in parte ottenute con SCORPIO al telescopio di 6-mt del SAO e in parte dall’archivio ING. Il lavoro e' basato sul seguente metodo: (i) analisi delle proprieta' fisiche del gas (densita', temperatura e metallicita'), (ii) analisi dei rapporti di righe, (iii) studio della cinematica del gas e delle stelle, (iv) analisi morfologica. Abbiamo applicato questo metodo a due galassie che mostrano emissione di [O III] estesa, NGC 7212 una Seyfert 2 e MRK 6 una Seyfert 1.5. Abbiamo ottenuto valide prove di un origine esterna del gas ionizzato per entrambi gli oggetti. L’origine esterna e' attesa nel caso di NGC 7212 che e' una galassia in un sistema fortemente interagente, comunque abbiamo trovato anche in MRK 6 indizi di un possibile merger. Abbiamo poi sfruttato il vantaggio offerto dai dati IFU che permettono di campionare spazialmente la ENLR in regioni da 1"×1" e abbiamo poi selezionato 12 Seyfert 2 per effettuare uno studio statistico delle proprieta' spettroscopiche di un elevato numero di queste regioni. Dall’analisi di 848 sub-regioni abbiamo notato che la maggior parte mostra proprieta' simili a quelle della NLR. Tutti questi risultati suggeriscono che siano necessarie particolari condizioni iniziali per formare delle NLR con dimensioni dell’ordine di alcuni kpc.

Nell'elaborato si analizza l'atomo di idrogeno: partendo da osservazioni sulla sua struttura chimico-fisica, si procede verso l'analisi delle sue righe e serie più importanti con riferimenti alle varie teorie formulate in merito, nel corso degli anni. In seguito si tratta il problema dal punto di vista quantistico, con riferimenti generalizzati per atomi idrogenoidi. Si procede quindi con l'analisi degli stati, molecolare,atomico e ionizzato, in cui possiamo trovarlo, riferendoci per ognuno di essi agli ambienti galattici nei quali sono ubicati e all'importanza che hanno nello studio della materia interstellare, della galassia e di molti fenomeni astrofisici dell'universo. A ragione della vastità dell'argomento trattato, nell'elaborato si mira a fornire una breve trattazione nella quali si utilizzano formule, riferimenti e concetti che non vengono ulteriormente spiegati n questo contesto.

Il carcinoma corticosurrenalico (ACC) è una rara forma di tumore endocrino, la cui prognosi è variabile, a seconda dallo stadio del tumore e dal momento della diagnosi, ma generalmente infausta. L’esatta e-ziopatogenesi dell’ACC non è ancora stata del tutto chiarita, tuttavia alcuni importanti fattori di rischio sono rappresentati dalla perdita di funzione di p53 e dall’over-espressione di IGF2 e VEGF. Le terapie attualmente disponibili per la cura di questa neoplasia non risultano completamente efficaci e la variabilità nella risposta ai diversi trattamenti è estremamente elevata. Lo scopo del lavoro svolto durante il Dottorato di Ricerca era di migliorare le attuali conoscenze relative al-le possibili opzioni terapeutiche del carcinoma corticosurrenalico. Tale obiettivo è stato perseguito attraverso due diversi tipi di approccio: da un lato, la valutazione degli effetti anti-neoplastici del rosiglitazone, un far-maco insulino-sensibilizzante, in due linee cellulari derivanti da ACC, al fine di determinarne l’efficacia tera-peutica; dall’altro, la valutazione del ruolo dell’onco-soppressore p53 nella risposta alla radioterapia, con l’obiettivo di dimostrarne la validità come fattore predittivo per la risposta a questo tipo di trattamento. L’effetto anti-tumorale del rosiglitazone è stato testato in due linee cellulari di carcinoma corticosurrenalico, H295R e SW-13, isolate rispettivamente da un carcinoma al II stadio secernente e da un tumore al IV stadio non secernente. I risultati ottenuti hanno dimostrato l’efficacia del rosiglitazone nell’inibire la proliferazione di queste linee cellulari. Lo studio dei meccanismi molecolari alla base dell’effetto del farmaco ha inoltre evi-denziato due diversi meccanismi d’azione, che consistono nell’induzione di morte per autofagia nella linea H295R e nell’arresto della proliferazione correlato alla de-regolazione del ciclo cellulare nelle cellule SW-13. Lo studio del ruolo di p53 nella risposta alla radioterapia ha dimostrato l’importanza della corretta funziona-lità di questo fattore per l’inibizione della proliferazione e l’induzione della morte per apoptosi in seguito a questo trattamento, evidenziando inoltre un forte effetto di inibizione sulla via di trasduzione del segnale me-diata da IGF-II e Akt. La valutazione dello stato dell’oncogene HIF-1 nei due modelli cellulari di ACC ha dimostrato l’iper-attivazione di questo fattore. Il ripristino della funzione di p53 appare in grado di inibire l’espressione di HIF-1α in seguito all’irraggiamento, determinando inoltre una diminuzione nei livelli di VEGF-A. I risultati finora raggiunti, pertanto, indicano l’efficacia del rosiglitazone nella terapia per il carcinoma corti-cosurrenalico e dimostrano il ruolo fondamentale di p53 wild type per la risposta al trattamento radioterapico, suggerendone l’importanza come fattore terapeutico e predittivo. Essi inoltre indicano HIF-1α come un poten-ziale nuovo oncogene per il carcinoma corticosurrenalico, di grande importanza come marker diagnostico e target terapeutico.