Zinc oxide nanoparticles as selective killers of proliferating cells

Background: It has recently been demonstrated that zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) induce death of cancerous cells whilst having no cytotoxic effect on normal cells. However, there are several issues which need to be resolved before translation of zinc oxide nanoparticles into medical use, including lack of suitable biocompatible dispersion protocols and a better understanding being needed of the mechanism of their selective cytotoxic action. Methods: Nanoparticle dose affecting cell viability was evaluated in a model of proliferating cells both experimentally and mathematically. The key issue of selective toxicity of ZnO NPs toward proliferating cells was addressed by experiments using a biological model of noncancerous cells, ie, mesenchymal stem cells before and after cell differentiation to the osteogenic lineage. Results: In this paper, we report a biocompatible protocol for preparation of stable aqueous solutions of monodispersed zinc oxide nanoparticles. We found that the threshold of intracellular ZnO NP concentration required to induce cell death in proliferating cells is 0.4 ± 0.02 mM. Finally, flow cytometry analysis revealed that the threshold dose of zinc oxide nanoparticles was lethal to proliferating pluripotent mesenchymal stem cells but exhibited negligible cytotoxic effects to osteogenically differentiated mesenchymal stem cells. Conclusion: Results confirm the ZnO NP selective cytotoxic action on rapidly proliferating cells, whether benign or malignant

Understanding Etruscan art and architecture through 3D modeling: the case of Volterra

Nowadays, archaeology and modern 3D modelling and representation technologies form an unbreakable bond, considered essential and indispensable by many experts and scholars. Although with different goals and purposes, new hardware and software available and specially designed web platforms allow the archaeologist adequately trained to create, visualize, analyze, and share 3D data derived from computer graphics or from image- and range-based acquisition procedures. Currently, a very important topic is the relationship between user and 3D model: from the simple passive fruition, we are moving increasingly towards a real interaction within immersive virtual environments. In this sense, the contribution of the archaeologist is critical to determine what to display and what to interact with, according to the end user and his skills and knowledge. In fact, the following case studies related to sites, monuments and artefacts of the Etruscan town of Volterra represent the evolution of this interaction/relationship, helping to make the fruition of archaeological evidence, that at present is still difficult to access and understanding, easier and more interesting

Modulation of the activity of the locomotor central pattern generator in the rat spinal cord in vitro

The present study has investigated the rhythmic properties of spinal networks in the neonatal rat spinal cord in vitro, by means of intracellular recordings from single motoneurons (MNs) and extracellular recordings from ventral and dorsal roots (VRs;DRs). Distinct subclasses of metabotropic glutamate receptors (mGluRs) on rat spinal neurons mediated complex facilitatory and inhibitory effects. The class I agonist DHPG evoked MN depolarization (via the mGluR1 subtype) mostly at network level and generated sustained, network-dependent oscillations (via the mGluR5 subtype). DHPG also decreased the amplitude of reflex responses induced by DR stimuli, an effect unrelated to depolarization but dependent on glycinergic transmission. Single reflex responses were insensitive to group I mGluRs antagonists, suggesting no phasic activation of group I receptors during this process. Finally, DHPG depressed the glycinergic recurrent IPSP, perhaps by impairing the cholinergic input to Renshaw cells. Thus, the cellular distribution of those mGluRs at strategic circuit connections may determine the functional outcome of the network in terms of excitation or inhibition. Activation of class II or III mGluRs had no direct action on MNs although it strongly blocked evoked synaptic transmission, presumably acting at presynaptic level. To extend our understanding of the network-based properties, which enable a neuronal circuit to produce sustained electrical oscillations, we explored the potential contribution of mGluRs to generate rhythmic discharges. During cumulative depolarization or fictive locomotion, spinal mGluRs were minimally activated by endogenous glutamate, although they could potently modulate these responses once activated by exogenously applied mGluR agonists. Disinhibited bursting was associated with the activation of mGluR1 receptors (facilitating network excitability) and of group II mGluRs (depressing it). We investigated if the K+ channel blocker 4-aminopyridine (4-AP) could facilitate spinal locomotor networks in addition to its well-known effect on motor nerve conduction. 4-AP produced synchronous VR oscillations, which did not develop into fictive locomotion. These oscillations had network origin, required intact glutamatergic transmission and were probably amplified via electrotonic coupling. 4-AP slightly increased input resistance of lumbar MNs, without affecting their action or resting potentials. DR evoked synaptic responses were enhanced by 4-AP without changes in axon conduction. 4-AP accelerated chemically or electrically induced fictive locomotion and facilitated the onset of fictive locomotion in the presence of subthreshold stimuli, that were previously insufficient to activate locomotor patterns. Thus, although 4-AP per se could not directly activate the locomotor network of the spinal cord, it could strongly facilitate the locomotor program initiated by neurochemicals or electrical stimuli. On DRs, 4-AP induced sustained synchronous oscillations smaller than electrically evoked synaptic potentials, persistent after sectioning off the ventral region and preserved in an isolated dorsal quadrant, indicating their dorsal horn origin. 4-AP oscillations were network mediated via glutamatergic, glycinergic and GABAergic transmission. Isolated ventral horn areas could not generate 4-AP oscillations, although their intrinsic, disinhibited bursting was accelerated by the substance. Activation of fictive locomotion by either application of neurochmicals or stimulus trains to a single DR reversibly suppressed DR oscillations induced by 4-AP. The present electrophysiological investigation also examined whether the broad spectrum potassium channel blocker tetraethylammonium (TEA) could generate locomotor-like patterns. Low concentrations of TEA induced irregular, synchronous discharges incompatible with locomotion. Higher concentrations evoked alternating discharges between flexor and extensor motor pools, plus a large depolarization of MNs with spike broadening. The alternating discharges were superimposed on slow, shallow waves of synchronous depolarization. Rhythmic alternating patterns were suppressed by blockers of glutamate, GABAA and glycine receptors, disclosing a background of depolarizing bursts inhibited by antagonism of group I mGluRs. Furthermore, TEA also evoked irregular discharges on DRs. The rhythmic alternating patterns elicited by TEA on VRs were relatively stereotypic, had limited synergy with the fictive locomotion induced by DR stimuli, and were not accelerated by 4-AP. Horizontal section of the spinal cord preserved irregular VR discharges and DR discharges, demonstrating that the action of TEA on spinal networks was fundamentally different from that of 4-AP

Understanding Etruscan Art and Architecture through 3D modeling: the case of Volterra

Archaeology and modern 3D modelling and representation technologies form an unbreakable bond, considered essential and indispensable by many experts and scholars. Although with different goals and purposes, new hardware and software available and specially designed web platforms allow the archaeologist adequately trained to create, visualize, analyze, and share 3D data derived from computer graphics or from image- and range-based acquisition procedures. Currently, a very important topic is the relationship between user and 3D model: from the simple passive fruition, we are moving increasingly towards a real interaction within immersive virtual environments. In this sense, the contribution of the archaeologist is critical to determine what to display and what to interact with, according to the end user and his skills and knowledge. In fact, the following case studies related to sites, monuments and artefacts of the Etruscan town of Volterra represent the evolution of this interaction/relationship, helping to make the fruition of archaeological evidence, that at present is still difficult to access and understanding, easier and more interesting

Afferent Input Induced by Rhythmic Limb Movement Modulates Spinal Neuronal Circuits in an Innovative Robotic In Vitro Preparation

Locomotor patterns are mainly modulated by afferent feedback, but its actual contribution to spinal network activity during continuous passive limb training is still unexplored. To unveil this issue, we devised a robotic in vitro setup (Bipedal Induced Kinetic Exercise, BIKE) to induce passive pedaling, while simultaneously recording low-noise ventral and dorsal root (VR and DR) potentials in isolated neonatal rat spinal cords with hindlimbs attached. As a result, BIKE evoked rhythmic afferent volleys from DRs, reminiscent of pedaling speed. During BIKE, spontaneous VR activity remained unchanged, while a DR rhythmic component paired the pedaling pace. Moreover, BIKE onset rarely elicited brief episodes of fictive locomotion (FL) and, when trains of electrical pulses were simultaneously applied to a DR, it increased the amplitude, but not the number, of FL cycles. When BIKE was switched off after a 30-min training, the number of electrically induced FL oscillations was transitorily facilitated, without affecting VR reflexes or DR potentials. However, 90 min of BIKE no longer facilitated FL, but strongly depressed area of VR reflexes and stably increased antidromic DR discharges. Patch clamp recordings from single motoneurons after 90-min sessions indicated an increased frequency of both fast- and slow-decaying synaptic input to motoneurons. In conclusion, hindlimb rhythmic and alternated pedaling for different durations affects distinct dorsal and ventral spinal networks by modulating excitatory and inhibitory input to motoneurons. These results suggest defining new parameters for effective neurorehabilitation that better exploits spinal circuit activity

Rat locomotor spinal circuits in vitro are activated by electrical stimulation with noisy waveforms sampled from human gait

Noisy waveforms, sampled from an episode of fictive locomotion (FL) and delivered to a dorsal root (DR), are a novel electrical stimulating protocol demonstrated as the most effective for generating the locomotor rhythm in the rat isolated spinal cord. The present study explored if stimulating protocols constructed by sampling real human locomotion could be equally efficient to activate these locomotor networks in vitro. This approach may extend the range of usable stimulation protocols and provide a wide palette of noisy waveforms for this purpose. To this end, recorded electromyogram (EMG) from leg muscles of walking adult volunteers provided a protocol named ReaListim (Real Locomotion-induced stimulation) that applied to a single DR successfully activated FL. The smoothed kinematic profile of the same gait failed to do so like nonphasic noisy patterns derived from standing and isometric contraction. Power spectrum analysis showed distinctive low-frequency domains in ReaListim, along with the high-frequency background noise. The current study indicates that limb EMG signals (recorded during human locomotion) applied to DR of the rat spinal cord are more effective than EMG traces taken during standing or isometric contraction of the same muscles to activate locomotor networks. Finally, EMGs recorded during various human motor tasks demonstrated that noisy waves of the same periodicity as ReaListim, could efficiently activate the in vitro central pattern generator (CPG), regardless of the motor task from which they had been sampled. These data outline new strategies to optimize functional stimulation of spinal networks after injury

Competenza e rito nel processo minorile dopo la legge n. 219 del 2012

Il legislatore ha istituito il tribunale per i minorenni, con il R.D.L. 20 luglio 1934 n.1404 convertito nella L. 25 maggio 1935 n.835, partendo dall'idea di creare un organo specializzato ad hoc per tutelare il minore e i suoi interessi considerati meritevoli di una tutela più improntata a determinate esigenze, visto la tenera età dei soggetti in questione, ma se in sede penale od amministrativa la minore età del soggetto costituiva un idoneo criterio per devolvere la questione ad un organo specializzato, in sede civile tale criterio appariva alquanto insufficiente. In sede civile la posizione del minore viene in rilievo in molteplici casi, alle volte quest'ultimo è al centro della vicenda, mentre altre volte si ritrova ad essere oggetto delle vicende familiari di chi esercita la patria potestà. Il legislatore non si è curato troppo di questo rilevante aspetto, trascurando così la molteplice posizione del minore nei procedimenti in sede civile. L'art 32 della legge istitutiva del tribunale per i minorenni si limitava a devolvere caso per caso le singole materie di quest'ultimo creando così una duplice giurisdizione in ambito civile tra il tribunale ordinario e il tribunale per i minorenni. Quest'impostazione non fu superata con l'entrata in vigore del codice civile del 1942 che si limitò a recepire passivamente i contenuti della legge istitutiva, frammentando ancora di più il sistema con la creazione del giudice tutelare. L'art 38 delle disposizione di attuazione del codice civile opera infatti una devoluzione caso per caso delle singole materie di competenza del tribunale per i minorenni, disattendendo cosi le aspettative di una giurisdizione unica e improntata a una tutela specifica e professionale dei molteplici interessi del minore. La Corte di Cassazione, come vedremo in seguito più approfonditamente, ha più volte tentato un'interpretazione estensiva di suddetto articolo, muovendosi in primis da una considerazione di carattere generale, ovvero di una progressiva tendenza delle legislazioni moderne, tesa ad affidare la materia minorile a giudici sempre più specializzati in quest'ambito poiché dotati di particolari strumenti giuridici e organizzativi. Anche se degna di una lodevole approvazione l'interpretazione fatta propria dal Giudice delle leggi, che vede il tribunale per i minorenni come giudice naturale della materia relativa alla tutela dei minori; questa interpretazione si scontra con il dato letterale dell'art 38.disp.att.c.c che racchiude un elencazione di carattere tassativo, secondo l'opinione della dottrina maggioritaria, che mal si presta ad un'interpretazione estensiva.Il codice civile del 1942 recepiva l’impostazione del codice napoleonico per cui vigeva una netta contrapposizione tra i figli generati all’interno del vincolo matrimoniale e i figli al contrario nati al di fuori di esso, l’aggettivo utilizzato “illegittimo” per la filiazione naturale rappresentava quella concezione preminente all’epoca per cui l’unico modello di famiglia tutelato dall'ordinamento era quella legittima e la tutela della filiazione si poteva esplicare solo all’interno di quell’ambito. La filiazione legittima aveva una piena tutela poiché i figli nati all'interno del vincolo matrimoniale avevano diritto al mantenimento, all’istruzione, all’assistenza morale e materiale sia da parte dei genitori che dagli ascendenti, al contrario della filiazione considerata illegittima per la quale il riconoscimento aveva effetto solamente verso il genitore che aveva proceduto al tale atto e sul piano successorio era prevista per quest’ultimi una quota inferiore rispetto ai figli legittimi, i quali avevano diritto a una quota ereditaria indisponibile pari al doppio degli illegittimi. Inoltre bisogna ricordare il divieto di riconoscimento dei figli incestuosi e di quelli adulterini, e il solo obbligo alimentare e l’assegno vitalizio in capo ai genitori nei confronti dei figli adulterini. La riforma del 1975 del diritto di famiglia (legge 19 maggio 1975, n.151) aveva portato a una sostanziale equiparazione tra figli legittimi e figli naturali adeguando così l’impianto del codice civile al disposto costituzionale dell’art. 30.Cost, che sanciva il principio della piena equiparazione dei diritti-doveri dei genitori nei confronti dei figli a prescindere dal fatto che quest’ultimi siano stati definiti legittimi o naturali. La riforma del diritto di famiglia aveva quindi sostituito la qualificazione “illegittima” con l’aggettivo “naturale”, aveva modificato l’art. 269.c.c eliminando tutta quella serie di ipotesi tassative per cui si poteva chiedere il riconoscimento, sancendo così il principio per cui si può procedere liberamente all’accertamento della verità biologica con ogni mezzo di prova, ma nonostante la piena tutela giuridica a livello sostanziale, la riforma aveva lasciato ancora molteplici discriminazioni nei confronti della filiazione naturale, soprattutto sul piano della tutela processuale che vedeva ancora un ripartizione frammentata delle competenze tra tribunale ordinario e il tribunale per i minorenni. Il legislatore nel 2006 aveva cercato di ridurre tale differenziazione con l’emanazione della legge 8 febbraio 2006, n. 54, in tema di affidamento condiviso, introducendo il tanto discusso art. 4 che prevedendo l’applicabilità della nuova normativa anche ai procedimenti di figli di genitori non coniugati ha cercato di rendere omogenea e unitaria la disciplina in tema di filiazione naturale, ma purtroppo senza successo, poiché se è stato pacifico ritenere di poter estendere la nuova normativa sostanziale alla filiazione legittima, non si può affermare la medesima conquista sul piano della tutela processuale, poiché la disciplina introdotta dalla legge 54/2006 è applicabile solo ai procedimenti di separazione e di divorzio, vista l’impossibilità di attrarre dalla competenza del tribunale per i minorenni l’art. 317-bis, l’unica norma applicabile alla prole naturale in sede di contrasto tra i genitori. Dopo un lungo iter legislativo il Parlamento ha finalmente approvato una normativa in tema di equiparazione dei figli naturali la legge 10 dicembre 2012, n.219 intitolata “Disposizioni in materia di riconoscimento dei figli naturali”. La normativa composta solamente da sei articoli ha cercato di adeguare il dettato normativo del codice civile all’evoluzione sociale, dove oramai il modello della famiglia tradizionale fondata sul matrimonio assiste a un repentino declino e oltre a questo fattore determinante, non si poteva più continuare a dimenticare la grave lacuna nel nostro ordinamento riguardante la disciplina della filiazione naturale che oltre alla carenza di un' uniforme e specifica normativa processuale, eccetto l’unico procedimento riferibile all’art. 317-bis.c.c, si doveva ogni volta dividere le controversie tra il tribunale per i minorenni competente in ordine all’affidamento della prole e il tribunale ordinario competente in ordine alle questioni patrimoniali, ritenuta da molti una grave disparità di trattamento, in confronto alla filiazione legittima che da sempre ha avuto una piena concentrazione di tutele innanzi al tribunale ordinario. Con la riforma del diritto di famiglia del 1975 le innovazioni legislative apportate nei confronti della filiazione naturale erano state ritenute sufficienti e adeguate all’epoca, ma al giorno d'oggi erano diventate intollerabili visto l’evoluzione sociale ove la famiglia legittima viene sempre di più sormontata dalla famiglia di fatto. La normativa 219/2012 ha apportato una serie di cambiamenti sia dal punto di vista sostanziale che processuale adeguando finalmente il sistema normativo del codice civile alle Convenzioni internazionali di New York del 1989 e di Strasburgo del 1996, entrambe ratificate dal nostro ordinamento. La nuova normativa oltre a novellare una serie di disposizioni tra cui l’art. 38.disp.att.c.c, prevede una serie di criteri per delegare al governo l’emanazione di un decreto delegato allo scopo di uniformare la disciplina del codice civile e delle varie leggi settoriali alle nuove regole introdotte in tema di filiazione e di dichiarazione dello stato di adottabilità. La novità più rilevante introdotta dalla normativa si rileva al settimo comma del primo articolo, il novellato art. 315.c.c, in base al quale enunciato “Tutti i figli hanno lo stesso lo stato giuridico”, all’undicesimo comma del primo articolo stabilisce che la terminologia “naturale” e “legittima” in ogni disposizione del codice deve essere sostituite dal termine “figli”. La novella del 2012 ha modificato la rubrica del titolo nono del libro primo del codice civile che è ora intitolato “Della potestà dei genitori e dei diritti e doveri dei figli”, introducendo al nuovo art. 315.c.c., il principio per cui non esiste alcuna distinzione nell’ambito della filiazione, tutti i figli hanno gli stessi diritti e doveri e non può avvenire una disparità di tutela in riferimento al rapporto giuridico esistente tra i genitori, si prevede infatti l’introduzione del nuovo art. 315-bis.c.c., dove viene enunciato il principio per cui oltre ai doveri nei confronti dei genitori, sono attribuiti ai figli i diritti inerenti al mantenimento, all’educazione, all’istruzione e all’assistenza, riprendendo similarmente il principio espresso dall’art. 147.c.c.(il quale verrà eliminato in sede di attuazione del decreto delegato), prevedendo in aggiunta il diritto all’assistenza morale, introdotto nell’art. 155.c.c dalla legge del 2006 in riferimento alla filiazione legittima. Il nuovo art. 315-bis c.c. disponendo che “il figlio ha diritto di essere mantenuto, educato, istruito e assistito moralmente dai genitori, nel rispetto delle sue capacità, delle sue inclinazioni naturali e delle sue aspirazioni”, ha attribuito maggior rilievo alla personalità del figlio utilizzando il termine “rispetto” invece della terminologia utilizzata dall’art. 147.c.c, ovvero il “tener conto”, anche se viene criticato l’ordine dei diritti, poiché il diritto all’istruzione viene preceduto da quello all’educazione, invertendo così l’ordine previsto dall’art. 30.Cost. Si è inoltre previsto giustamente come corollario per l’attuazione dell’unicità dello stato giuridico dei figli, l’abrogazione dell’istituto della legittimazione del figlio naturale. Un'altra novità rilevante attiene alla modifica dell'art. 74.c.c, il quale prevede che >, e a tale disposizione si collega la modifica dell'art. 258.c.c che prevede che >. Il previgente art. 258.c.c dichiarando che>, impediva una piena equiparazione nell'ambito della parentela, poiché si riteneva in base a quest'enunciato che il rapporto di parentela poteva derivare unicamente dal matrimonio, il quale era fonte di certezza e di stabilità giuridica, al contrario della convivenza, e di conseguenza si negava anche la possibilità di ereditare tra fratelli naturali, mancando un rapporto di parentela civile tra quest'ultimi. Con la nuova formulazione dell'art. 74.c.c e dell'art. 258.c.c si è posto fine a queste inique disparità di trattamento, dichiarando che la parentela è un vincolo che si fonda unicamente sul rapporto di discendenza biologica e che quindi prescinde dal matrimonio. Dal punto di vista della normativa sostanziale l’equiparazione tra figli legittimi e naturali è finalmente totale ma non si può dire lo stesso con riferimento alla tutela in sede processuale dove le differenziazioni continuano ad esistere