II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
Protons production by thin films laser ablation
F. Caridi1,4, L. Torrisi2,3, L. Giuffrida2,3, F. Di Bartolo2,4,*
1
Facoltà di Scienze MM. FF. NN.-Univ. di Messina, Ctr. Papardo 31, 98166 S. Agata,
Messina, Italy
2
Dip.to di Fisica, Univ. di Messina, Ctr. Papardo 31, 98166 S. Agata, Messina, Italy
3
4
INFN-LNS of Catania, V. S. Sofia 64, 95125 Catania, Italy
INFN-Sez. CT, Gr. Coll. Messina, Ctr. Papardo 31, 98166 S. Agata, Messina, Italy
*Presenting author: [email protected]
Proton beams production by ns low intensity pulsed Nd:Yag laser ablation of thin solid
hydrogenated targets is investigated. The ion emission is analyzed with the time-of-flight
(TOF) technique using ion collectors in backward and forward detection directions. The IC
spectra deconvolution through Boltzmann-Coulomb-shifted function permits to evaluate the
plasma temperature, density, proton energy and relative yield, ion energy and charge state
distributions.
Special targets, based on polymers coupled to metals or to nanostructures, can be used to
obtain a high protons acceleration up to a kinetic energy of about 200 eV.
-1-
II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
Un sistema CAD per il glioma cerebrale e il follow-up chemioterapico
in immagini DT-MR
G. De Nunzioa, M. Donativia, G. Pastoreb, A. Castellanoc, A. Falinic,
L. Bellod, R.Soffiettie
a
Dipartimento di Scienza dei Materiali – Università del Salento
b
PO 'Vito Fazzi', UOC Fisica Sanitaria – Lecce
c
Unità di Neuroradiologia e CERMAC – Ist. Sc. e Univ. Vita-Salute San Raffaele – Milano
d
Unità di Neuro-chirurgia – Dipartimento di Scienze Neurologiche – Università di Milano
e
Neuro-oncologia – Dipartimento di Neuroscienze e Oncologia – Università di Torino
[email protected]
Introduzione. Il glioma cerebrale invade i tessuti circostanti lungo le fibre di materia bianca,
diffondendosi oltre l’area patologica evidenziata dalla RM convenzionale. L’imaging in
Tensore di Diffusione (DT) è in grado di rivelare regioni peritumorali anomale nei gliomi,
invisibili alla RM.[1] Scopo del lavoro è la caratterizzazione dei tessuti patologici rispetto a
quelli sani in immagini DT, tramite analisi tessiturale, per sviluppare un sistema automatico di
segmentazione (CAD, Computer Assisted Detection) del glioma cerebrale. Il sistema, inserito
in una procedura di analisi voxel-based dell’evoluzione del tumore, consente l’acquisizione di
misure quantitative durante follow-up chemioterapico.
Materiali and Metodi. Sono state calcolate le mappe di isotropia e di anisotropia (p e FA) da
immagini DT a 3 T di 15 pazienti con glioma.[2] Su ciascuna mappa, è stata effettuata la
segmentazione manuale del tumore. Nelle regioni segmentate e nelle rispettive controlaterali
sane di un sottoinsieme di immagini (training set) è stata eseguita l’analisi tessiturale in 3D
tramite finestra mobile, allo scopo di identificare feature tessiturali discriminanti.[3] L’analisi
delle componenti principali (PCA) ha permesso l’eliminazione di ridondanze. Il training di un
classificatore neurale ha infine consentito di realizzare un sistema automatico di
segmentazione, validato sulle restanti immagini (test set).
Il sistema è stato poi adoperato per il follow-up chemioterapico dei pazienti, dei quali sono
state confrontate automaticamente (previa coregistrazione e segmentazione) mappe p
precedenti e seguenti il trattamento. L’approccio voxel by voxel ha consentito di evidenziare
aumenti o diminuzioni significativi di isotropia (fallimento o successo della terapia).[4,5]
Risultati. L’efficienza del classificatore è risultata elevata (area sotto la curva ROC:
0.96÷0.98), e la segmentazione automatica è in buon accordo con quella manuale.
La segmentazione automatica, integrata nel sistema di confronto voxel by voxel tra le regioni
tumorali nella mappa p, ha permesso di studiare l’evoluzione del tumore durante il
trattamento di pazienti in chemioterapia, e il successo di quest’ultima.
Conclusioni. I risultati mostrano che quest’approccio non invasivo alla segmentazione del
glioma permette l’identificazione oggettiva del tumore e la misura quantitativa del successo o
del fallimento del trattamento chemioterapico.
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
S. J. Price et al., Eur Radiol, 2007;17(7):1675-84.
A. Pena et al., Br J Radiol 2006;79(938):101-9.
R. Haralick, K. Shanmugam, I. Dinstien. IEEE Trans Syst Man Cybern 1973. 6:610-21
S. J. Price et al., Am J Neuroradiol, 2006;27(9):1969-74.
P. J. Basser, C. Pierpaoli, J Magn Reson B 1996;111(3):209-19.
-2-
II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
Laser ablation coupled to mass quadrupole spectrometry
applied to ancient coins
L. Torrisi1, G.Mondio2, A.M. Mezzasalma2, F. Caridi3, L. Giuffrida1, T. Serafino2,
F. Di Bartolo1,*, A. Baglione1 and A. Torrisi1
1
2
3
Dipartimento di Fisica, Università di Messina,
Dipartimento di Fisica della Materia e Ingegneria Elettronica
Facoltà di Scienze MM. FF. NN., Università di Messina, V.le F. S. D’alcontres 31, 98166 S.
Agata, Messina
*Presenting author: [email protected]
A Nd:Yag laser operating in second harmonic (532 nm), 3 ns pulse duration, 10-150 mJ pulse
energy and 1-10 Hz repetition rate is employed to irradiate different coins placed in high
vacuum chamber. The ablated material, in vapor phase, is analyzed by a mass quadrupole
spectrometer in the range 1-300 amu with sensitivity up to 1 ppm. The “on line” analysis
permits to investigate on the elements, chemical compounds and isotopic ratios characterizing
the coin composition.
Focused and unfocused laser beams can be employed to irradiate sub-millimetric or tens
millimetric areas, respectively. The first method is employed to determine the elemental depth
profiles from the surface up to about 0.1 mm. The second method is employed to analyze the
average composition of the superficial patina layers. This micro-invasive technique,
associated to the characteristic X-ray fluorescence emission due to 20 keV electron impact,
was employed to analyze different coins, based on bronze and silver, from VI up to XX sec.
-3-
II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
Analisi dell’emissione di raggi X molli da una sorgente laser-plasma
con bersagli idonei alle applicazioni in campo radiobiologico e biologico
R. Gimenez De Lorenzoa,b, L. Palladinoa,b
a
b
Physics Department, L’Aquila University, L’Aquila, Italy
INFN, Laboratorio Nazionale del Gran Sasso, Assergi (AQ), Italy
Presentiamo lo studio dell’efficienza di emissione di raggi X prodotti da una sorgente laserplasma, usando come bersagli elementi con caratteristiche dello spettro utili nella
comprensione dei processi radiobiologici, e il layout sperimentale, per la realizzazione di
micro-beam mediante ottiche focalizzanti, presente presso il Laboratorio PLASMAX del
Dipartimento di Fisica dell’Università dell’Aquila.
-4-
II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
Sensore per radiazione ultravioletta a base di film di diamante
policristallino
D. Altamurad, R. Bresciad, M. Capitellie, G. Casamassimaa, T. Cassanoa, R. Celibertoc, G.
Cicalad**, D. Cornacchiad, A. De Giacomoe, O. De Pascaled, C. Favuzzia, G. Ferraroa, P.
Fuscoa, F. Garganob, N. Gigliettoa, F. Giordanoa, C. Gorsee, S. Longoe, F. Loparcoa, V.
Magalettid, B. Marangellia, M.N. Mazziottab, D. Monégere, M.F.Muscarellaa*, M.A. Nittia, A.
Rainòa, A. Romeoa, G. Senesid, P. Spinellia, A.Valentinia, L. Velardia
a
Dipartimento Interateneo di Fisica dell'Università e Politecnico di Bari, Via G. Amendola
173, 70126 Bari, Italy
b
c
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare Sezione di Bari, via E. Orabona 4, 70126 Bari, Italy
Dipartimento di Ingegneria delle Acque e di Chimica del Politecnico di Bari, via E.
Orabona 4, 70126 Bari, Italy
d
e
I.M.I.P.- CNR Bari, via Amendola 122/D, 70126 Bari, Italy
Dipartimento di Chimica, Università di Bari, via G. Amendola 173, 70126 Bari, Italy
[email protected]
Il diamante è considerato un materiale molto promettente per lo sviluppo di dispositivi per la
rivelazione di radiazione UV grazie alle sue peculiari proprietà chimiche e fisiche (in
particolare ottiche ed elettriche). In questo lavoro sono presentati i risultati ottenuti su
dispositivi basati su film di diamante policristallino ROD (Random Oriented Diamond),
prodotti con la tecnica MWPECVD (MicroWawe Plasma Enhanced Chemical Vapour
Deposition) su substrati di silicio intrinseco e drogato-p (100). Sui dispositivi realizzati è stato
eseguito uno studio comparativo in funzione del tipo di substrato e del diverso passo tra gli
elettrodi di Cr/Au complanari ed interdigitati. Sono state quindi determinate le proprietà
chimico-strutturali, morfologiche, elettriche ed ottiche dei film. In particolare, la risposta
ottica è stata misurata in aria, utilizzando una lampada impulsata allo Xe accoppiata con una
fibra ottica di quarzo, filtri interferenziali per selezionare la lunghezza d’onda ed
un’elettronica di misura di read-out basata su un amplificatore sensibile alla carica a basso
rumore. I risultati sperimentali evidenziano una dipendenza delle prestazioni del dispositivo
dal tipo di substrato utilizzato e dalla geometria dei contatti interdigitati.
-5-
II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
Bioluminescence of marine vibrios is sensitive to magnetic field
A. Talà1, M.V. Siciliano2, G. Buccolieri3, S.M. Tredici1, F. Paladini2, M. De Stefano4,
V. Nassisi2, P. Alifano1,*
1
Dipartimento di Scienze e Tecnologie Biologiche ed Ambientali, Università del Salento, via
Provinciale Lecce-Monteroni, 73100 Lecce
2
Dipartimento di Fisica, Università del Salento INFN - Lecce, via Provinciale LecceMonteroni, 73100 Lecce
3
Dipartimento di Scienza dei Materiali, Università del Salento, via Provinciale LecceMonteroni, 73100 Lecce
4
Dipartimento di Scienze Ambientali. Seconda Università di Napoli, via A. Vivaldi 43, 81100
Caserta
In Vibrio harveyi, a bacterium living in symbiosis with marine organisms, bioluminescence
and the expression of several virulence factors are regulated by quorum sensing (QS), the
communication circuit that many bacteria use to sense population density and regulate a
diverse array of physiological activities.
In this study, the evidence of magnetic crystals of gupeiite (Fe3Si) in V. harveyi-related strain
PS1 led us to investigate the behaviour of this bacterium under exposure to magnetic field
(MF). We found that MF stimulated bioluminescence and the QS circuit. Static MF upregulated the expression of the QS regulator LuxR by inhibiting small RNAs-mediated
destabilization of luxR mRNA.
The physiological significance of the observed magnetic responses of Vibrio sp. PS1 has
been discussed with reference to its symbiotic life.
-6-
II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
Determinazione dei livelli di radon
all’interno della Grotta della Zinzullusa, Castro (LE)
A. Buccolieri1, F. Adduci2, G. Buccolieri1,*, A. Castellano1, N. Ciccarese3, V. Nassisi4
1
Università del Salento, Dipartimento di Scienza dei Materiali, via Monteroni, Lecce
*
2
Università di Bari, Dipartimento di Fisica, via Amendola, Bari
3
4
e-mail: [email protected]
Gruppo Speleologico Salentino, Maglie (LE)
Università del Salento, Dipartimento di Fisica, via per Arnesano, Lecce
Il radon, gas nobile, radioattivo, chimicamente inerte, monoatomico, inodore, incolore,
insapore, ha diversi isotopi in natura (219Rn,
220
Rn e
222
Rn) e la sua pericolosità è legata
principalmente all’isotopo 222Rn.
Il radon può essere introdotto nel corpo umano depositandosi nei polmoni o nell’apparato
digerente in cui, decadendo, può causare danni considerevoli.
Nel suolo il radon è continuamente generato da alcune rocce ed è libero di muoversi tra le
porosità delle stesse raggiungendo l’atmosfera e le falde acquifere.
Il nostro gruppo di ricerca da anni si occupa della determinazione della concentrazione di
radon in atmosfera e negli acquiferi presenti nel territorio salentino.
In questo lavoro si riportano i valori della concentrazione di radon in aria e in acqua nella
grotta della Zinzulusa sita a Castro (LE).
Lo strumento utilizzato per questo lavoro è un rivelatore di particelle α prodotto dalla
DURRIGE Company modello RAD7.
-7-
II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
Plasmi laser prodotti da target drogati
L. Velardi1, G. De Pascali1, P. Dicarolo1, M.V. Siciliano1, V. Nassisi1,*
(1)
Departimento di Fisica, University of Salento, Laboratorio di Elettronica Applicata e
Strumentazione (LEAS), INFN Via per Arnesano, 73100 Lecce – Italy,
*
[email protected]
J. Krása 2 and A. Velyhan2
(2)
PALS Centre, AS CR, Prague, Czech Republic
In questo lavoro si presenta lo studio di plasmi prodotti da target drogati. Questi ultimi
possono infatti dare origine al processo della doppia ablazione. Tale processo è utile per
superare i problemi dell’instabilità di Rayleigh–Taylor presente nei sistemi impiegati per la
fusione a confinamento inerziale.
I target drogati utilizzati sono stati: Cu, Cu + 2 % Be e Cu + 4 % Sn.
Il laser per indurre ablazione è del tipo ad eccimeri (KrF, 248 nm). È stato eseguito uno studio
sulla distribuzione angolare, carica prodotta e temperatura della piuma. I risultati ottenuti
hanno mostrato un aumento di carica per entrambi i target drogati.
-8-
II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
Behavior of Vibrio harveyi bacteria under RF irradiation
P. Alifano2, R. Longo1, V. Nassisi1,*, M.V. Siciliano1,3, A. Talà2, M. Tredici2
1
Dipartimento di Fisica, LEAS, Università del Salento & INFN–Lecce
*
2
e-mail: [email protected]
Dipartimento Microbiologia, Di.S.Te.B.A., Università del Salento, Lecce
3
Dipartimento di Scienza dei Materiali, Università del Salento, Lecce
Photo-luminescent bacteria during their growth emit visible radiation. Their behavior under
exposure to electromagnetic radiation of 100, 900, 1800 and 2100 MHz is unknown. Their
response may help to understand the radiofrequency effects on living organisms.
To perform RF irradiation, a TEM cell was made and its field was mapped by a fast homemade detector.
The luminescence measurements were carried out in the dark, in a climatic chamber, by a
spectrometer equipped with a quartz fiber which allows us to pick up punctual radiation.
Results will be presented.
-9-
II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
Characterization of Vibrio harveyi bacteria from ionization environment
by UV and X-ray irradiation
P. Alifano2, G. Buccolieri3, V. Nassisi1, F. Paladini1, S. Rizzato1,
M.V. Siciliano1,3, A. Talà2, S.M. Tredici2
1
Laboratorio di Elettronica Applicata e Strumentazione, LEAS, Dipartimento di Fisica,
Università del Salento & INFN - Lecce, via Provinciale Lecce-Monteroni, 73100 Lecce Tel.
+39 0832 297495, Fax. +39 0832 297482
2
Dipartimento Microbiologia, Di.S.Te.B.A., Università del Salento, via Provinciale LecceMonteroni, 73100 Lecce
3
Dipartimento di Scienza dei Materiali, Università del Salento, via Provinciale LecceMonteroni, 73100 Lecce
The behavior of bacteria undergone to environment stimulations is of extreme interest for
structural, mechanistic and evolutionary implications. Bacteria that have been evoluted in
specific ambient have developed particular responses and their behavior can give news
suggestions on the task and production of luciferina proteins. To analyze the UV interaction
under controlled laboratory conditions we used two photo-luminescent bacterial strains
belonging to a new species evolutionary close to Vibrio harveyi sampled from a coastal cave
(Ionian Sea) with high radon content that generates ionization radiation. Survival of the
bacterial strains was analyzed, in the light and in the dark, following a variety of genotoxic
treatments including ethidium bromide treatment, UV (254 nm). The strains were irradiated
by a germicide lamp (254 nm) and X-ray flux generated by a vacuum tube applying an
accelerating voltage of 10, 15 and 20 kV at different values of exposure times and doses.
Results demonstrated that most of strains exhibited a high rate of survival after the UV
exposure. All strains showed high capability of photoreactivation when grown in the presence
of visible light following the exposure to UV. This capability was quite unexpected because
these bacteria were sampled from a dark site without UV radiation. This leads to hypothesize
that the photoreactivation process might have been evolved to repair also DNA lesions
induced by radiations other than UV (e.g. X-ray) and that the luminescent bacteria might use
their own light emission to carry out the photoreactivation.
- 10 -
II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
Ion beams delivered by two acceleration gaps for industrial
and therapeutic applications
V. Nassisi1, M.V. Siciliano1,2, L. Velardi1
1
Laboratorio di Elettronica Applicata e Strumentazione LEAS, Department of Physics, University of
Salento - Lecce, Via Provinciale Lecce-Monteroni, 73100 Lecce – Italy, Tel. +39 0832 297495, Fax.
+39 0832 297482,
E-Mail: [email protected]
2
Department of Material Science, University of Salento, Via Provinciale Lecce-Monteroni, 73100
Lecce – Italy
Ion beam applications by moderate energy can substantially modify electronics material like
detectors, new biomedical material and biological samples. In this work, we present the
experimental results of a Laser Ion Source (LIS) implemented for ion accelerators. A KrF
excimer laser beam operating at 248 nm was focused on a solid target mounted inside a
vacuum chamber in order to obtain plasma. The laser energy was fixed at 11.5 mJ/pulse. The
ion components of the plasma can be extracted and accelerated up to 160 keV per charge state
by a double gap system formed by two different stages. The beam cross section was circular
of 1.5 cm in diameter. Using Cu and Y disks, as laser target, we produced ion beams
containing 1.2x1011 ions/pulse (0.7x1011 ions/cm2). Applying accelerating voltages of 40 and
20 kV in the first and secondary accelerating stage, respectively, we obtained an increase in
ion dose up to 3.4x1011 ions/pulse, (2x1011 ions/cm2) for Cu target and 6.3x1011 ions/pulse
(3.5 ions/cm2) for the Y target. The higher extracted dose under the effect of the electric field
is to attribute to the enlargement of the extracting volume of the plasma particularly
influenced by the first stage accelerating voltage. The characterization of the plasma was
performed by a Faraday cup for the electromagnetic proprieties, whereas a pepper pot system
for the geometric ones. At 60 kV accelerating voltage and 5.5 mA output current the
normalized beam emittance resulted of 0.22 π mm mrad for the Cu target, while under the
same accelerating voltage but with 7.4 mA output current the normalized beam emittance
resulted of 0.14 π mm mrad for the Y target.
- 11 -
II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
Prototipazione rapida di idrogeli polimerici per applicazioni biomediche
A. Sannino, M. Madaghiele*, C. Demitri, F. Montagna, A. Maffezzoli
Dipartimento di Ingegneria dell’Innovazione, Università del Salento, via per Monteroni,
73100 Lecce. *E-mail: [email protected]
La rigenerazione in vivo di un organo può essere indotta attraverso l’uso di una matrice
porosa e bioassorbibile, chiamata ‘scaffold’, che stimoli le funzionalità cellulari fornendo alle
cellule appropriati stimoli fisici, meccanici e biochimici [1]. Gli idrogeli a base di
polietilenglicole (PEG), sebbene intrinsecamente non biodegradabili e non bioattivi, sono
estremamente promettenti come scaffold, sia per la loro capacità di legare molecole o
funzionalità bioattive e biodegradabili, sia per la possibilità di formare l’idrogelo, in modo
veloce e biocompatibile, mediante esposizione a luce ultravioletta [2].
In questo lavoro, idrogeli a base di polietilenglicole diacrilato (PEGDA), addizionati con
diverse molecole bioattive (es., acido ialuronico, collagene), sono stati foto-stabilizzati e
caratterizzati in termini di capacità di rigonfiamento, morfologia e proprietà meccaniche,
queste ultime valutate ai fini di una stima del grado di reticolazione del network polimerico
[3]. In particolare, idrogeli di forma complessa (ad esempio, a forma di menisco) sono stati
ottenuti attraverso l’utilizzo della stereolitografia (SLA), una tecnica di prototipazione rapida
in cui una resina o soluzione polimerica fotosensibile viene polimerizzata mediante un fascio
laser guidato da un software specifico, sulla base del modello CAD del dispositivo che si
vuole realizzare. Il vantaggio della SLA in campo biomedico è quindi quello di garantire la
produzione di dispositivi ‘su misura’ per il paziente, ottenuti a partire dalle immagini
diagnostiche dell’organo o tessuto di interesse. I risultati ottenuti nello studio mostrano che
idrogeli a base di PEG possono essere bioattivati e processati mediante SLA. Pertanto,
potrebbero trovare impiego sia come piattaforme per la creazione di scaffold per la
rigenerazione di tessuti, sia come dispositivi ‘phantom’ per la simulazione in vitro di tessuti e
organi.
Bibliografia
1. Yannas IV. Tissue and organ regeneration in adults. Springer, NY; 2001.
2. Nguyen KT, West JL. Biomaterials 2002;23:4307-4314.
3. Flory JP. Principles of polymer chemistry. Ithaca, NY: Cornell University Press; 1953.
- 12 -
II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
L’acceleratore ACLIP: prove di accelerazione sul primo modulo
A.C. Rainòa,b, V. Varialeb, V.G. Vaccaroc,d, M.R. Masullod, Sara Lanzone (ADAM, Ginevra),
C. De Martinise,f, D.Giovef, L. Calabrettag, A.Rovellig, S. Baroneh
a
Università di Bari, bINFN Sezione di Bari, cUniversità Federico II di Napoli, dINFN Sezione
di Napoli, eUniversita' degli Studi di Milano, fINFN/LASA Segrate , gINFN/LNS Catania,
h
NRT Aprilia
ACLIP è un acceleratore lineare con caratteristiche di interesse per la medicina, in particolare
per la terapia di tumori con fasci di ioni.
Si tratta di un Linac SCL a 3 GHz progettato come “booster” per un ciclotrone commerciale
da 30 MeV. L’intero acceleratore è una struttura di 5 moduli accoppiati insieme. L’energia
finale prevista è 62 MeV utile per la terapia dei tumori dell’occhio e, con ulteriore
accelerazione mediante un secondo Linac, si può arrivare a 230 MeV in modo da poter
trattare anche i tumori profondi. Una parte importante del progetto è lo studio di utilizzare,
come sorgente di potenza a RF , i magnetron al posto dei più costosi klystron.
Il primo modulo, capace di accelerare da 30 a 35 MeV, è stato testato a piena potenza a
radiofrequenza nel dicembre 2008 mostrando che è possible raggiungere i campi acceleranti
di progetto.
Questo modulo, con tutto il sistema di potenza RF, è stato trasferito nei laboratori INFN di
Catania, nell’Aprile 2010, per l’esecuzionje delle prove di accelerazione del fascio, usando
protoni da 30 MeV provenienti dal ciclotrone superconduttore.
Saranno presentatile principali caratteristiche di ACLIP e i risultati delle misure di
accelerazione effettuate su questo prototipo.
- 13 -
II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
Film di diamante policristallino
depositati con la tecnica MWPECVD e applicazioni in fotocatodi
G. Cicalaa*, M. A. Nittib, A. Tintic, A. Valentinic, A. Romeob,
R. Bresciaa, P. Spinellib, M. Capitellid
a
IMIP-CNR, Sezione di Bari - Via G. Amendola 122/D, 70126 Bari, Italy
Dipartimento Interateneo di Fisica, Università degli Studi di Bari - Via G. Amendola 173,
70126 Bari, Italy
c
INFN, Sezione di Bari - Via G. Amendola 173, 70126 Bari, Italy
d
Dipartimento di Chimica, Università degli Studi di Bari - Via G. Amendola 173, 70126 Bari,
Italy
b
Film di diamante policristallino sono stati cresciuti mediante la tecnica MWPECVD
(Microwave Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition). Le analisi chimicomorfologiche dei materiali ottenuti variando opportunamente alcuni parametri di crescita
hanno evidenziato che è possibile controllare le proprietà dei film. In questo lavoro, in
particolare, sono state studiate le caratteristiche che il materiale deve possedere per
applicazioni in dispositivi di rivelazione di fotoni nell’ultravioletto (UV). A tal fine sono state
anche analizzate, mediante misure di efficienza quantica esterna, le proprietà fotoemissive
nell’UV dei film di diamante in funzione dello spessore, delle dimensioni dei grani e della
componente grafitica (sp2).
La stessa tecnica MWPECVD è stata utilizzata per effettuare trattamenti in plasma di
idrogeno del materiale, in quanto la passivazione della superficie attraverso la formazione di
legami carbonio-idrogeno può rendere l’affinità elettronica negativa NEA (Negative Electron
Affinity). Il carattere NEA dei campioni idrogenati è stato verificato mediante misure di
efficienza quantica spettrale nell’UV. Nel caso specifico dei fotocatodi, la maggior efficienza
quantica dei campioni non trattati con idrogeno è dovuta a una più alta componente di sp2
indipendente dallo spessore, mentre la fotoemissività aumenta nei film idrogenati più spessi
per la presenza di grani più grandi. Quest'ultimo risultato evidenzia che l'idrogenazione è più
efficace sulla fase diamante (sp3) piuttosto che sulla componente grafitica localizzata,
normalmente, ai bordi di grano.
La correlazione tra le proprietà fotoemissive e i parametri di crescita dei film di diamante ha
consentito, inoltre, di verificare che le proprietà del materiale possono essere modulate
attraverso la percentuale di metano nella miscela gassosa CH4-H2 e l’uso di plasmi pulsati.
- 14 -
II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
A Simple Palladium Catalyst System
for the Efficient Cyclotrimerization of Acetylenes
L. Troisi, F. Bona, C. Granito, S. Perrone, L. Ronzini, L. Romano, F. Rosato
Dipartimento di Scienze e Tecnologie Biologiche ed Ambientali,
Organic Chemistry Laboratory, University of Salento, via Monteroni, 73100 Lecce - Italy
The importance of the C-C triple bond chemistry has been well recognized since this function
was shown to be one of the main building blocks of organic and material chemistry.1
Recently, alkyne scaffolds have been used as starting compounds for the synthesis of
nanotubes.2
It has been found also that a large number of arylethynes and alkylethynes can undergo
cyclooligomerization reaction (named the Rappe cyclotrimerization3) in the presence of a
catalytic amount of Rhodium or Ruthenium porphirins,4 of Cobalt containing disulfide5 or
-
+
diamine6 ligands, and of zwitterionic complexes M -CH2-AlCl3 .7 Scheme 1.
R
3 R
H
catalyst
solvent, ∆
R
+
R
R
1
R
R
2
Scheme 1
A similar reaction has been found in our laboratory using Pd(0) as catalyst. The 4-X-phenylacetylene (1.0 mmol), the Pd(OAc)2 (0.02 mmol), and the Ph3P (0.08 mmol) were solubilized
in tetrahydrofuran (10 ml) and heated at reflux temperature under N2, (X = H, OCH3, CN).
The reaction was monitored by GC and GC-MS; after 15 h the 4-X-phenyl-acetylene
disappeared. The crude product was purified by column chromatography on silica gel (eluent:
diethyl ether:petroleum ether = 1:9) affording 1 and 2 as inseparable mixture. 1H-NMR an
13
C-NMR spectroscopic data were in agreement with the assigned structures. We have
suggested a different mechanism compared with that reported in literature, scheme 2.
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II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
Ph
Pd(0)
H
Ph
H
Ph
H
Pd
H
H
Ph
+
Ph
Ph
H
Ph
3
4
H
Ph
H
H
Ph
H
H
H
Ph
H
H
Ph
Ph
5
6
Ph
Ph
∆
∆
7
8
Scheme 2
References
1) F. Diederich, P.J. Stang, and R. Tykwinski; Acetylene Chemistry: Chemistry, Biology, and Material
Science. Wiley VCH, Weinheim 2005.
2) V.S. Iyer, K. P.C. Vollhard, and R.Wilhelm, Angew. Chem., Int. Ed., 2003, 42, 43-79.
3) W. Reppe, N. Kutepow, and A. Magin, Angew. Chem., Int. Ed., 1969, 8, 717.
4) P. Tagliatesta, E. Elakkari, A. Leoni, A. Lembo, and D. Cicero, New J. Chem., 2008, 32, 1847-1849 and
ref. therein cited.
5) G. Hilt, C. Hengst, and W. Hess, Eur. J. Org. Chem., 2008, 2293-2297.
6) G. Hilt, T. Vogler, W. Hess, and F. Galbiati, Chem. Comm., 2005, 1474-1475.
7) J. J. Eisch, and P. O. Otieno, Eur. J. Org. Chem., 2004, 3269-3276.
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II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
Sorgenti laser per biomateriali
M.V. Sicilianoa,b,*, M. Di Giuliob, V. Nassisia, F. Paladinia, L. Velardic
a
Department of Physics, Laboratorio di Elettronica Applicata e Strumentazione, LEAS
University of Salento, INFN, SS Lecce-Monteroni CP193, 73100 Lecce
*
b
[email protected]
Department of Material Science, University of Salento, INFN, Lecce
c
Department of Physics, University of Bari, INFN, Bari
In questo lavoro vengono messe a confronto due diverse tecniche per modificare superfici
polimeriche, l’irraggiamento laser e l’impiantazione ionica di polimeri come l’Ultra High
Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE).
L’irraggiamento laser è stato fatto usando due sorgenti laser differenti, UV e IR, mentre
l’impiantazione ionica è stata fatta tramite LIS (Laser Ion Source). Misure di angolo di
contatto, rugosità e con spettrofotometro in trasformata di Fourier (FT-IR) sono state eseguite
sui campioni prima e dopo ogni trattamento in modo da avere informazioni sui cambiamenti
dei campioni.
Impiantazione ionica è stata eseguita anche su target di acciaio AISI 420, metallo usato per
realizzare strumenti medicali, per renderlo antibatterico.
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II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
Radioterapia Stereotassica ipofrazionata delle metastasi cerebrali
con sistema NomosStat®
D. Russo1,*, A. Papaleo1, M.G. Natali2, C. Capomolla2, G. Pastore2, M. Santantonio1
1
U.O.C. Radioterapia Oncologica, Ospedale V. Fazzi Lecce
2
*
[email protected]
U.O.C Fisica Sanitaria, Ospedale V. Fazzi Lecce
Nel trattamento delle metastasi cerebrali, la radioterapia stereotassica costituisce una valida
alternativa terapeutica alla chirurgia, generalmente riservata ai casi di lesione unica , in sede
accessibile, in pazienti con buon perfomance status.
Presso la nostra struttura, da Gennaio 2008, si effettuano trattamenti di Radioterapia
stereotassica ipofrazionata con il sistema per Tomoterapia Seriale della NomosStat (1),
montato su un LINAC 6 MV. Si realizza, in tal modo, una IMRT a gantry mobile (2), in cui il
fascio viene modulato da un collimatore multilamellare binario (MIMiC®) fissato sulla testata
dell’acceleratore lineare. Durante la rotazione del gantry, la morfologia del collimatore si
modifica automaticamente adattandosi al target. Nei trattamenti stereotassici di lesioni
inferiori a 1,5 cm, viene applicato un collimatore accessorio detto Beak® (3) che limita
l’apertura delle lamelle ad un massimo di 4 mm e consente una estrema conformazione della
dose attorno al volume da irradiare ed un alto gradiente rispetto ai tessuti sani circostanti.
Il piano di cura elaborato dal TPS per inverse planning chiamato Corvus® consiste in una
segmentazione del target, individuato mediante fusione di immagini TC/RM, in slice di
spessore variabile tra pochi millimetri a 2 cm circa. La dosimetria può essere ottimizzata su
ogni slice in maniera che si conformi alla parte del target presente su quella slice. In tal modo
si ottiene una copertura del volume da irradiare estremamente conformata nelle tre
dimensioni.
Per l’irradiazione stereotassica cerebrale viene utilizzato, nel nostro centro un sistema di
immobilizzazione minimamente invasivo chiamato TALON®, che prevede l’impiego di due
viti, le quali vengono fissate alla teca cranica, rendendo il paziente solidale con il lettino di
trattamento e assicurando così un’elevata precisione nel posizionamento del paziente durante
le sedute radioterapiche (4).
Nella nostra esperienza la metodica si è dimostrata di facile attuazione e di notevole
affidabilità , consentendo un preciso riposizionamento nei trattamenti ipofrazionati .
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II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
Riferimenti
1. John D. Fenwick et al: “Tomotherapy and Other Innovative IMRT Delivery Systems” Semin Radiat Oncol, 2006:
16, 199.
2. James M. Galvin D.Sc: “Implementing IMRT in clinical practice: a Joint Document of the American Society For
Therapeutic Radiology And Oncology and the American Association Of Physicists In Medicine” Int. J.
Radiation Oncology Biol Phys, 2004: 58, 1616–1634.
3. Bill J. Salter :“Nomos Peacock IMRT utilizing the BEAK™ Post Collimation Device” Medical Dosimetry, 2001:
26, 37–45.
4. Bill J. Salter et al: “The Talon removable head frame system for stereotactic Radiosurgery/Radiotherapy:
measurement of the repositioning accuracy” Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys., 2001:51, 555–562.
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II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
Densitometria ossea mediante ultrasuoni:
un metodo efficace per avviare programmi di prevenzione attiva nella
popolazione a rischio
A. Distante, D. Paladini*, C. Neglia, P. Piscitelli
ISBEM, Mesagne (BR). *[email protected]
Fra i metodi per valutare lo stato del tessuto osseo - importanti per valutare il suo rischio di
frattura, come nel caso dell'Osteoporosi - uno è basato sulla velocità di propagazione degli
ultrasuoni (SOS: Speed Of Sound) nel calcagno o nelle falangi delle mani e sull’attenuazione
della frequenza degli ultrasuoni (BUA: Broadband Ultrasound Attenuation), utilizzando due
sonde per trasmettere e ricevere il segnale.
OSSO
Sonda ricevente
Sonda emittente
La vibrazione rilevata dopo l’attraversamento del segmento scheletrico procura informazioni
sulle caratteristiche densitometrico-strutturali del segmento osseo; infatti, la velocità di
propagazione delle vibrazioni dipende dalle caratteristiche del mezzo, dalla temperatura, dalla
frequenza. In particolare, la velocità di attraversamento del fascio ad ultrasuoni è strettamente
legato alla densità e alla struttura del tessuto attraversato. Più la densità è alta e più resistente
è la struttura, più elevata è la velocità. Per le strutture solide, le caratteristiche meccanicofisiche che determinano la velocità dei suoni sono ben espresse dal Modulo di elasticità E e
dalla densità ρ secondo la formula
c=
E
ρ
Considerando le frequenze generalmente applicate nel settore biomedico (1-10 MHz), quando
un fascio di ultrasuoni passa attraverso un mezzo (tessuto biologico), esso subisce
un'attenuazione in intensità e quindi una riduzione di ampiezza e di energia per l'attrito
interno. La legge che esprime l'attenuazione di un mezzo omogeneo è la seguente,
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II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
I x = I 0 ⋅ e − Kx
in cui Ix = intensità del fascio di ultrasuoni ad una distanza dalla sorgente x; Io = intensità
iniziale della sorgente; e = base dei logaritmi naturali; K = coefficiente di assorbimento e x =
distanza dalla sorgente.
Per quanto riguarda la velocità di propagazione degli ultrasuoni, essa nei solidi è determinata
dal modulo di elasticità e dalla densità secondo la formula: c = E / ρ
Il modulo di Young è un parametro cruciale nel definire il comportamento di un dato
materiale quando i carichi sono applicati su di esso, e nel tessuto osseo compatto E è diverso
da quello del tessuto osseo spongioso.
Per quanto riguarda l’interpretazione fisica della misura dell’attenuazione (BUA),
l’assorbimento di energia nell’attraversamento di un mezzo dipende da numerosi fattori, tra i
quali: l’attrito nella vibrazione molecolare, la riflessione e diffusione del fascio ultrasonoro
nel passaggio tra superfici di discontinuità, le dimensioni del mezzo attraversato e la
frequenza del fascio impiegato.
Esso è un parametro molto sensibile alle variazioni del tessuto osseo, in quanto dipende in
modo esponenziale dalle caratteristiche ultrasonometriche dei mezzi trasmissivi.
L'esame densitometrico consente di rilevare 3 parametri: a) BMD; b) T-Score; c) Z-Score. Il
dato sul BMD indica la densità dell’osso nell'area del segmento esaminato; il T-Score
rappresenta la densità ossea rispetto ad un soggetto adulto sano, mentre il dato Z-Score
rappresenta il valore misurato rispetto ad un soggetto sano dello stesso sesso e della stessa età
del paziente in esame. A seconda del valore del T-Score rilevato, l’OMS (Organizzazione
Mondiale della Sanità) ha definito 3 intervalli che descrivono rispettivamente lo stato di
Normalità, Osteopenia, Osteoporosi per i soggetti valutati accuratamente per studi di
prevenzione attiva.
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II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
Il sistema ultrasonico in chirurgia orale e maxillo-facciale
G. Giannelli
Responsabile U.O.D. di Odontostomatologia - P.O. Sacro Cuore di Gesù
Gallipoli (LE) - ASL Lecce
L’applicazione di apparecchiature piezoelettriche in chirurgia orale e maxillo-facciale è
sempre più frequente grazie anche ai numerosi studi che ne hanno dimostrato la sua efficacia
clinica.
La scoperta dell’effetto piezoelettrico risale al 1880, grazie a Pierre e Jacques Curie e a
Gabriel Lippmann, i quali notarono che l’applicazione di forze di compressione su alcuni
corpi solidi generava una carica elettrica. Il sistema piezoelettrico applicato ad un pacchetto
di ceramiche vibrando ad altissima frequenza è in grado di generare ultrasuoni. Il pacchetto è
contenuto in un manipolo sul quale vengono montati degli inserti di varia forgia e misura a
seconda delle applicazioni. Pertanto, il manipolo, di fatto, costituisce il motore dell’intero
sistema. Questo
rivoluzionario apparecchio consente di eseguire tutte le tecniche di
osteotomia (taglio dell’osso) e osteoplastica (rimodellamento dell’osso). Grazie
agli
ultrasuoni l’osso viene tagliato in tutte le morfologie che fino ad ora erano state proprie degli
apparecchi rotanti.
L’apparecchio è dotato, inoltre, di un sistema di controllo elettronico del flusso del liquido di
raffreddamento che viene mantenuto costante ed ha uno stop delle vibrazioni degli inserti in
caso di assenza del liquido stesso. Tutto questo ci permette di ottenere risultati sorprendenti in
termini di invasività limitata e di salvaguardia dei tessuti molli.
I vantaggi
sono: riduzione delle lacerazioni, dovute all’utilizzo del sistemi rotanti,
miglioramento delle stato delle superfici dei tessuti grazie all’effetto cavitazione del sistema
stesso. Si ottiene così un taglio estremamente preciso ed assolutamente selettivo, minimo
danno e migliore guarigione.
Oggi, in commercio, ci sono macchine, come la UBS della Resista, sistema sviluppato dal
Prof. Cornelio Blus, che utilizzano inserti in titanio. Questi inserti
hanno una durata
maggiore, una elevata resistenza allo stress generato dagli ultrasuoni cinque volte superiori e
sviluppano una minore temperatura di lavoro.
Gli interventi che si possono eseguire sono: prelevi di osso intra o extra-orali, separazioni di
cresta, rialzo del pavimento del seno mascellare estrazioni di denti in inclusione ossea,
trattamento di chirurgia ossea parodontale.
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II Workshop “Plasmi, Sorgenti, Biofisica ed Applicazioni”. Lecce, 26 Ottobre 2010
New biomaterials in orthopedic: classification and application
G. Rollo
U.O. Ortopedia e Traumatologia Ospedale “Vito Fazzi ” Lecce
I progressi della scienza medica permettono di migliorare la qualità di vita dei pazienti
andando incontro alle esigenze di una popolazione con età media costantemente in aumento,
ricorrendo a nuove tecnologie che prevedono l’uso di Biomateriali.
Si definisce biomateriale una sostanza che interagisce coi sistemi biologici dell’individuo per
trattare, incrementare, sostituire un tessuto o organo.
L’interazione con l’individuo ricevente determina una risposta locale e generale che ci dà la
misura della biocompatibilità.
Si ha una soddisfacente biocompatibilità se non si verificano effetti tossici e se è ottimale la
totale integrazione con l’organismo ricevente.
I Biomateriali attualmente si dividono nelle seguenti categorie: metalli, ceramiche e polimeri.
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