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PEA: un analgesico tutto naturale

di Anna Lucia A.

La PEA: (palmitoil-etanol-ammide) è una sostanza naturale prodotta dal nostro corpo per difendere le cellule da danni o infiammazioni croniche.

Fu scoperta nel 1957 ma solo nel 1993 la dottoressa Rita Levi Montalcini ne ha spiegato il funzionamento vincendo il Premio Nobel.

Chimicamente parlando PEA è un ammide di un acido grasso endogeno. Appartiene alla classe degli antagonisti dei fattori nucleari, ovvero di quelle molecole capaci di interagire direttamente con il DNA attraversando la membrana nucleare, solitamente difficile da penetrare. Infatti si pensa che la PEA si leghi a specifici recettori nucleari, chiamati PPAR, e che svolga un’ampia varietà di funzioni correlate spesso al dolore cronico e all’infiammazione.

Oggigiorno è stato notevolmente rivalutato l’approccio naturale in ambito medico per evitare di “stressare” l’organismo.

La PEA appunto si presta bene in questo caso come terapia di supporto o da affiancare a quella farmacologica per il trattamento di stati infiammatori e dolorosi. Nel caso di dolore infiammazione-cronica il sintomo si prolunga nel tempo. L’utilizzo di sostanze come la PEA riescono a “inibire la trasmissione del segnale del dolore”. A questa molecola oggi è riservata una grande attenzione da parte degli studiosi, ci aspettiamo pertanto notizie ancor più dettagliate sul suo utilizzo e la sua funzione in tempi brevi.

La PEA esiste attualmente in forma micronizzata ed ultramicronizzata (è una tecnica di macinazione in cui le dimensioni dei frammenti ottenuti sono dell’ordine di grandezza del micrometro), e assieme ad altre molecole antiossidanti riduce la neuroinfiammazione.

La Pea agisce su bersagli specifici del nostro sistema immunitario quali le cellule della microglia, che hanno il compito di difendere i neuroni; e i mastociti, cellule specifiche che si trovano nei tessuti connettivi e si attivano durante una risposta infiammatoria.

Supponiamo che un paziente presenti lombosciatalgia, la terapia con PEA fa sì che venga ridotto l’utilizzo di farmaci FANS, ovvero farmaci analgesici non steroidei, che se assunti per tempi lunghi possono avere effetti collaterali come bruciore gastrico, vomito, nausea, diarrea oppure più gravi come ulcere o emorragie gastriche.

La PEA è quindi una potente sostanza che ad oggi puó essere comunemente somministrata come antinfiammatorio e, grazie allo studio di questa sostanza, nuovi target su cui agire sono stati scoperti e hanno aperto le porte verso nuovi studi e terapie.

Credits:

https://neuropathie.nu/2013/01/palmitoilethanolamide-un-agente-analgesico-ed-un-antinfiammatorio-naturale/

https://m.fondazionegraziottin.org/ew/ew_articolo/approfondimenti%2027%20marzo%202015%20-%2004%20-%20graziottin.pdf

L’origine dell’oro

Da sempre questo affascinante metallo ha condizionato la vita delle civiltà umane, simbolo di ricchezza e considerato da alcuni popoli antichi come un elemento con proprietà magiche e divine; la sua origine parte da molto, molto lontano, addirittura dalle stelle!

Quando l’universo ha avuto origine 13,7 miliardi di anni fa con il Big Bang, gli elementi che lo componevano erano solamente 3: idrogeno, elio e litio in tracce.

Sono le stelle, attraverso vari cicli di fusione nucleare che avvengono al loro interno, a generare elementi più pesanti: dall’idrogeno si passa all’elio, dall’elio al berillio e, con una serie di interazioni sempre più complesse che possono coinvolgere anche più specie atomiche contemporaneamente, si arriva ad ottenere elementi molto pesanti, come appunto l’oro.

Non tutte le stelle sono però in grado di generarlo: basti pensare che un astro delle dimensioni del Sole, verso la fine del suo ciclo vitale, è in grado di originare al massimo elementi come il carbonio, che ha numero atomico sei, ovvero il suo nucleo è formato da sei protoni e sei neutroni.  Un risultato modesto se consideriamo che il numero atomico dell’oro è settantanove!

Solamente le stelle che superano le dimensioni di 10 masse solari (10M) riescono a raggiungere pressioni e temperature necessarie per  formare l’oro. Un altro possibile processo di formazione è dato dalla collisione di due stelle a neutroni, corpi celesti con densità elevatissime. Durante questo fenomeno viene  sprigionata una quantità enorme di energia capace di originare il metallo prezioso.

Ma allora come fa ad essere presente sul nostro pianeta?

Gli elementi che compongono il sistema solare provengono dalla morte di stelle più antiche.

Indipendentemente dalle dimensioni, tutti gli astri, giunti alla fine del loro ciclo vitale, aumentano il loro diametro,  a tal punto da non essere più in grado di trattenere, con la loro gravità, gli strati più esterni, che vengono così dispersi nello spazio.

Nelle stelle di dimensioni superiori a 10M viene raggiunto uno stato di disequilibrio tale da generare una supernova, ovvero un’enorme esplosione in grado di spazzare via buona parte della massa nello spazio interstellare.

Il materiale disperso proveniente da diverse stelle può aggregarsi in nebulose e, se sufficientemente dense, possono dare origine, col tempo, ad un sistema planetario,com’è accaduto, per esempio, al nostro sistema solare.

L’oro è quindi un elemento piuttosto raro nell’universo, così come sulla Terra.

Fortunatamente ci sono processi geologici in grado di concentrarlo in giacimenti che consentono all’uomo di estrarlo.

Di Stefano S

Fonti:

https://www.gregschool.org/articles9blog/2017/5/14/genesis-of-the-elements-xz53h

https://www.sciencelearn.org.nz/resources/1727-how-elements-are-formed

Approfondimenti:

Video su come avviene la fusione nucleare (ITA): https://www.youtube.com/watch?v=yA3qjWcLcjI&t=661s 

Espressione genica e microRNA: cosa sono e come funzionano

di Carolina C.

Dal DNA alle proteine passando per l’RNA: un concetto base della biologia. Ma non è tutto qui:  vi sono meccanismi a monte, a valle ma anche nel mezzo che modificano e regolano l’espressione genica. In particolare i microRNA, frammenti di circa 20 nucleotidi di RNA, regolano la traduzione degli RNA messaggeri in proteina.

Questi sono attivi in piante, animali ed anche in alcuni virus. Il loro processamento è finemente regolato da diversi enzimi: nel nucleo la polimerasi produrrà, a partire dal suo gene codificante, il pre-miRNA, una precursore più lungo che verrà trasportato nel citoplasma da una proteina chiamata Esportina.

Una volta giunto nel citoplasma il precursore subirà diversi tagli necessari alla completa maturazione del miRNA. Ciascuno degli enzimi e delle proteine coinvolte è necessario ed indispensabile al corretto sviluppo di un organismo.

I miRNA sono in grado di bloccare la produzione di una proteina legandosi all’estremità finale del RNA  messaggero grazie ad una sequenza di riconoscimento specifica. Questo processo si chiama “RNA interference”: un miRNA lega un RNA messaggero più grande, e la complementarietà di questo legame interferirà con il destino del messaggero. Infatti se parziale, il legame, bloccherà la traduzione della proteina senza distruggere l’ RNA, ma, se perfettamente complementare determinerà la distruzione del messaggero stesso.

La sequenza utilizzata per il riconoscimento dei target è specifica per ciascun miRNA infatti questi possono regolare più messaggeri contemporaneamente ed un messaggero può essere regolato da più miRNA contemporaneamente.

Questo meccanismo naturale e fisiologico è tutt’ora sfruttato dai ricercatori per controllare artificialmente la produzione di proteine all’interno di cellule ed organismi: infatti vengono generati artificialmente delle piccole sequenze di RNA, in questo caso chiamati short-hairpin RNA, che, comportandosi da miRNA, silenziano in maniera specifica un messaggero di interesse permettendo così ai ricercatori di studiare i meccanismi biologici e ad anche patologici in maniera controllata.

 Ma tornando ai microRNA fisiologicamente attivi negli organismi, il loro raggio d’azione è molto ampio: nell’uomo ne sono stati descritti circa 940 e tutti regolano processi chiave della vita di una cellula come il ciclo cellulare, l’apoptosi ed il differenziamento. Negli ultimi anni, però, alcuni miRNA sono stati associati all’insorgenza di tumori; sia come oncosoppressori ma soprattutto come dei veri e propri oncogeni. Nel primo caso funzionano da inibitori del tumore mentre, nel secondo, ne favoriscono l’insorgenza inibendo i meccanismi di difesa della cellula stessa favorendone la trasformazione.

Un’altra funzione un po’ meno conosciuta è quella di marcatori prognostici, utilizzati nella diagnosi di malattie infiammatorie e di alcuni tipi di tumore.

Mentre il meccanismo d’azione ed il loro processamento sono stati ampiamente studiati, i target e le conseguenze della loro interferenza sono a tutt’oggi argomento di numerosi studi scientifici.

https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/micrornahttps://www.youtube.com/watch?v=cK-OGB1_ELE

Qual è il colore dell’acqua?

di Gabriele Mozzicato

L’acqua è il liquido incolore e insapore per antonomasia. Tuttavia riempiendo d’acqua demineralizzata un lungo tubo e guardandoci attraverso, si verifica che l’acqua è effettivamente colorata di un blu molto tenue.

Ripetendo lo stesso esperimento con dell’acqua pesante non si nota però nessun colore particolare. L’acqua pesante ha la stessa composizione chimica dell’acqua, ma nelle sue molecole gli atomi di Idrogeno sono sostituiti da un isotopo più pesante, il deuterio, che non influisce sulle proprietà chimiche della molecola.

A fare la differenza è la massa.

L’acqua infatti non trae il colore dal comportamento dei suoi elettroni, come la grande maggioranza delle altre sostanze, ma dalla capacità delle sue molecole di vibrare a frequenze specifiche. La geometria delle molecole d’acqua è tale per cui onde elettromagnetiche di particolari lunghezze d’onda riescono a eccitare l’intera molecola, provocando delle vibrazioni. Per far ciò però i fotoni devono essere assorbiti, e quindi l’intensità della luce riflessa a quelle particolari lunghezze d’onda risulta inferiore rispetto alle altre.

Questo è il fenomeno dell’assorbimento selettivo e, nel caso dell’acqua, consiste in un maggior assorbimento di lunghezze d’onda attorno ai 760, 660 e 605 nm, esattamente nella banda del rosso visibile, e di conseguenza una maggiore riflessione di lunghezze d’onda inferiori, a cui corrispondono colori dal verde al blu.

Le molecole d’acqua pesante hanno una massa maggiore, vibrano quindi a frequenze differenti, e risultano assorbire onde elettromagnetiche nelle lunghezze d’onda dell’infrarosso, per questo l’intensità dei colori visibili non è influenzata in alcun modo e guardando attraverso il tubo non si nota nulla di strano.

L’acqua è l’unica sostanza conosciuta a trarre il proprio colore principalmente dalle sue proprietà vibrazionali e non dalla configurazione elettronica; la molecola alla base di tutta la vita non smette mai di stupire.

#noidiminerva #fisica #acqua

Fonti e approfondimenti:

https://goo.gl/5YFA3k
https://goo.gl/qZt3kg

Quanto può essere forte un terremoto a casa mia? 

Di Francesco Munì

Tutti quanti ci saremo posti questa domanda almeno una volta, soprattutto a seguito di eventi calamitosi come quelli avvenuti recentemente in Appennino Centrale. Per poter conoscere i fenomeni sismici che il proprio comune si è trovato ad affrontare negli anni esiste un database prodotto dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), chiamato DBMI15 (Database Macrosismico Italiano 2015), aggiornamento al 2015 di precedenti versioni.

Mappa dei terremoti di massima intensità storicamente rilevati scala standard AHEAD

Questo database fornisce una serie di dati costituiti dall’intensità macrosismica, ovvero gli effetti prodotti su persone, manufatti e terreno, registrati dai vari comuni coinvolti da eventi avvenuti nell’arco di tempo che va dal 1000 al 2014. Questi dati (122701 dati relativi a 3212 terremoti) sono molto importanti poiché hanno permesso di stimare la localizzazione e la magnitudo di sismi che si sono verificati prima dell’avvento della sismologia moderna, che si avvale di sismografi. Inoltre, i numerosi dati hanno consentito di coprire complessivamente 7702 comuni degli 8047 esistenti in Italia.

L’intensità macrosismica utilizzata in questo database si basa sullo standard AHEAD (European Archive of Historical EArthquake Data) costituito da una scala formata da numeri arabi che vanno da 1 (sisma non percepito) a 11 ( Danni molto gravi).

Consultando il database è possibile ottenere la storia sismica di ogni località italiana identificata, ovvero l’elenco dei terremoti che hanno prodotto effetti macrosismici in quel luogo. Per poterlo utilizzare bisogna seguire una semplice procedura:

  • Entrare nel sito;
  • Scrivere il nome del comune oppure disegnare un’area circolare o poligonale della zona desiderata sulla mappa di destra oppure cercare la regione (ente territoriale) di interesse;
  • Sulla mappa compariranno i comuni interessati da terremoti che hanno prodotto effetti macrosismici. Questi saranno contrassegnati da un simbolo circolare relativo alla massima intensità macrosismica registrata (legenda in basso a destra);
  • Cliccare sul comune di interesse per aprire la scheda in cui vengono elencati tutti i terremoti di cui si ha notizia e che hanno prodotto effetti macrosismici. Nella scheda sarà possibile visualizzare i dati e coordinate del comune, il numero degli eventi, l‘intensità macrosismica registrata dal comune per ciascun evento, data dell’evento, l’area epicentrale del sisma, il numero di dati macrosismici, l’intensità macrosismica in area epicentrale e la magnitudo momento (Mw) stimata o misurata per quel terremoto.

Questo strumento è di grande importanza in quanto permette di conoscere come ha reagito il proprio comune a eventi passati, in modo tale da poter prendere coscienza del rischio a cui si è sottoposti e adottare le dovute misure di salvaguardia (norme di autoprotezione) e di prevenzione (adeguamento sismico degli edifici).

Link al Database: http://emidius.mi.ingv.it/CPTI15-DBMI15/query_place/

Per ulteriori informazioni si consiglia di consultare il documento dell’INGV fonte di questo post:

http://emidius.mi.ingv.it/CPTI15-D…/…/DBMI15_descrizione.pdf

Vampiri, leggenda o realtà?

di Alessia Autieri

Partiamo dal sangue

L’eme è un complesso chimico contenente un atomo di ferro in grado di legare ossigeno e fa parte di una famiglia di composti molto importanti chiamati porfirine. Costituisce la parte non proteica di proteine come l’emoglobina, la mioglobina e i citocromi.

È una delle molecole prodotte in maggiori quantità nell’organismo e per questo le patologie che riguardano la sintesi dell’eme possono essere piuttosto gravi.


Immagine della molecola di Emoglobina e della struttura del gruppo Eme

Malattie genetiche rare

Le porfirie sono un gruppo di malattie rare, per la maggior parte ereditarie, dovute a deficit dell’attività di uno degli enzimi coinvolti nella via di biosintesi dell’eme. La conseguenza è un accumulo di molecole, chiamate porfirine, o dei loro precursori; queste sostanze, come tali, non sono dannose ma sono fotosensibili. Infatti diventano fortemente tossiche a livello della cute, dove vengono a contatto con i raggi ultravioletti del sole.

Le porfirie vengono classificate in due gruppi principali: acute e non acute. Le forme acute (porfiria acuta intermittente, coproporfiria ereditaria, porfiria variegata) sono caratterizzate da coinvolgimento neurologico. Le forme non acute (protoporfiria eritropoietica, porfiria eritropoietica congenita, porfiria cutanea tarda e porfiria epatoeritropoietica) sono invece caratterizzate da sintomi esclusivamente cutanei tra cui fotofobia.

La pelle esposta al sole presenta scottature, bolle, lacerazioni, croste e cicatrici molto lente nel guarire; può esserci anche senescenza cutanea precoce o alopecia cicatriziale.

Si ha tendenza alla anemia, con emoglobina bassa e ridotto numero di globuli rossi; questo si associa a senso di stanchezza, scarsa resistenza fisica e pallore cutaneo generalizzato. I denti accumulano le porfirine, diventano rossi in trasparenza ed appaiono molto più lunghi a causa del ritiro delle gengive.

Anche a livello oculare i danni possono essere importanti: le ciglia cadono, si ha tendenza alla congiuntivite ed alla sclerite, gli occhi sono cerchiati di rosso per fragilità dei capillari. Spesso è presente splenomegalia: la milza si ingrossa perché il carico di lavoro è molto aumentato per rimuovere i globuli rossi deteriorati dall’eccesso di porfirine. Può manifestarsi anche rachitismo che rende i malati deformi. Inoltre i soggetti porfirinici non possono assumere aglio perché contiene un alcaloide metabolizzato dal citocromo P450 (enzima con un gruppo eme sintetizzato dagli epatociti) che viene così sequestrato; l’organismo reagisce producendo altro citocromo P450 e quindi maggiori quantità di eme, ma il deficit nella sua biosintesi provoca l’accumulo di porfirine e la malattia si acuisce.

Nel passato, tali sintomi hanno contribuito a creare inquietanti misteri intorno alle persone affette da porfiria, tanto più che per curare il pallore causato dall’anemia pare venisse prescritto loro di bere sangue bovino. È sostenuta da alcuni la tesi che sia stata proprio la porfiria, in un’epoca in cui di questa malattia non si sapeva nulla, ad ispirare miti e leggende sulla figura del vampiro, divenuti poi opere letterarie e cinematografiche.

La Protoporfiria eritropoietica (EPP) è la forma più grave di porfiria, le conseguenze di questa malattia possono essere così severe da portare alla morte. Fino a pochi anni fa, l’unica terapia consisteva nella protezione dal sole attraverso creme schermanti e β-carotene. Nel 2008 però è iniziata anche in Italia la sperimentazione di fase III di una molecola in grado di ridurre e, in alcuni casi, eliminare la sintomatologia cutanea della malattia.

Scenesse è il nome dell’impianto inserito nel tessuto sottocutaneo del paziente ogni due mesi, prima e durante i periodi di un’aumentata esposizione alla luce solare. Il principio attivo di Scenesse (afamelanotide) è simile a un ormone presente nell’organismo che stimola la produzione di un pigmento marrone-nero (eumelanina) nella pelle. Questo pigmento è prodotto durante l’esposizione alla luce solare per bloccare la penetrazione della luce nelle cellule; in questo modo Scenesse previene le reazioni dolorose da fotosensibilità.

Nel 2014 la Commissione europea ha rilasciato un’autorizzazione all’immissione in commercio per Scenesse, valida in tutta l’Unione europea. Poiché il numero di pazienti affetti da EPP è basso, la malattia è considerata rara e Scenesse è stato classificato come medicinale orfano (medicinale usato nelle malattie rare).

I malati che avevano preso parte alla sperimentazione sono entusiasti del farmaco: poter passeggiare sotto il sole senza ustionarsi ha innalzato notevolmente la loro qualità di vita. Attualmente però potrebbero dover tornare alle cure con integratori e creme schermanti, infatti la ditta australiana Clinuvel, titolare di Scenesse, ha deciso di quadruplicare il prezzo del farmaco: nel 2010 era venduto al SSN per 5.300 Euro, nel 2018 il prezzo arriverà ai 21.000 Euro. L’AIFA non è riuscita a raggiungere un accordo sul prezzo ed il farmaco è stato classificato in fascia di non rimborsabilità da parte del SNN; esso potrà comunque essere acquistato dalle Aziende Sanitarie delle singole Regioni.

Se siete interessati a vedere un caso reale, si segnala che l’immagine al seguente link è forte e se ne sconsiglia la visione alle persone impressionabili: https://goo.gl/DxmVtY

#noidiminerva #porfirie #vampiri #scenesse

Approfondimenti:

Porfirie: https://goo.gl/ciTzRn

Scenesse: https://goo.gl/jNJPZ7

Credits pic:
https://odobiochem.wordpress.com/2016/04/09/j-e-le-porfirine/

I diamanti: un tesoro per gli scienziati.

di Irene Feliciotti

Le gemme più splendenti vengono da Arda, ma pietre in grado di imprigionare la luce del sole non se ne trovano sono nella Terra di Mezzo: noi abbiamo i diamanti! Queste pietre preziose non solo attirano l’interesse dell’ego femminile, ma sono anche uno scrigno di segreti per chimici, fisici e geologi!

Il diamante è un reticolo di carbonio in forma solida, come quella della grafite delle matite, che per la sua conformazione riesce ad avere un’incredibile lucentezza e durezza.

Ma per diventare una gemma preziosa, questi atomi devono avere una specifica conformazione degli orbitali atomici e devono sottostare a particolari condizioni di temperatura e pressione.

Ci sono due teorie sulla formazione dei diamanti. La prima ipotizza che si formino nel mantello litosferico ad una profondità compresa tra 40 e 250 km, a una temperatura tra 900° C e 1400° C, e pressioni tra 10 e 80 mila atmosfere.

L’altra teoria prevede che i diamanti si formino da rocce metamorfiche durante i processi di subduzione, ovvero dove una placca scivola al di sotto di un’altra (pensate alla “cintura di fuoco” attorno all’Oceano Pacifico per avere un’idea di una zona di subduzione). La formazione avrebbe inizio entro la placca tettonica che affonda nel mantello terrestre, a partire da 600°C e per pressioni superiori ai 3 gigapascal. Esiste poi un’altra fonte di diamanti: nelle zone di impatto dei meteoriti sono stati riscontrati microcristalli di diamanti.

Un interessante studio pubblicato su Nature ha recentemente ipotizzato una nuova possibile via di formazione dei diamanti: i preziosi minerali potrebbero anche essersi formati nelle profondità della Terra grazie ad una reazione tra roccia e acqua! Quando ci sono infiltrazioni di fluidi (acqua in condizioni supercritiche, non l’acqua che siamo abituati a vedere abitualmente) in rocce calde ad alte pressioni, in particolari condizioni di pH, ci può essere una precipitazione del carbonio e la formazione della pietra preziosa.

Ma per trovare i diamanti non si scava fino a centinaia di km di profondità: questi sono stati portati in superficie da particolari eruzioni esplosive violentissime che in passato hanno perforato la crosta degli antichi continenti formando quei camini diamantiferi dove oggi si trovano le miniere, soprattutto in Canada, Africa australe e Australia.

Altro segreto del diamante e la metastabilità! Il diamante è termodinamicamente instabile, dovrebbe spontaneamente trasformarsi in grafite, se ciò non avviene  è perché il suo reticolo cristallino a forma tetraedrica è cineticamente stabile e impedisce la traslazione degli atomi di carbonio in atomi con orbitali ibridi sp2. Inoltre, esattamente come un pezzo di carbone, il diamante tende a reagire con l’ossigeno in una reazione di combustione: un diamante gettato nel monte fato si trasformerebbe in CO2.

Per le loro caratteristiche chimiche e fisiche i diamanti sono tra i materiali più duri, tanto che possono essere tagliati solo con altri diamanti o con materiali sintetici di recentissimo sviluppo. Per questa loro caratteristica di durezza, per la loro alta conducibilità e per mille altre proprietà, queste pietre sono molto usate in campo tecnologico ed industriale.

Ma per gli scienziati allo studio del loro reticolo cristallino e della loro formazione i diamanti sono molto di più: sono scrigni di conoscenza in cui sono contenuti la storia ed i segreti delle profondità della Terra. Infatti all’interno dei diamanti spesso sono intrappolati sia altri minerali che fluidi, che forniscono informazioni sulla composizione dell’interno della terra. Analizzando le inclusioni, possiamo ricostruire sia il chimismo dei materiali che le condizioni di pressione e temperatura presenti al momento della formazione del diamante che le contiene.

Quindi possiamo dire che i diamanti non sono solo i bellissimi luccicanti amici delle donne, sono piuttosto essi stessi una miniera di conoscenza, una sorta di capsula del tempo che ci mostra come era l’interno della terra alcuni miliardi di anni fa.

Fonti:

https://www.nature.com/articles/ncomms9702
http://www.elementsmagazine.org/toc/toc_v1n2.pdf
https://www.smithsonianmag.com/travel/german-town-contains-millions-diamonds-180961467/



La fetta biscottata con la marmellata vs le leggi della fisica

Il rito della colazione classica con toast e fette biscottate ricoperte di deliziosa marmellata accomuna molte persone in ogni parte del mondo. Allo stesso modo, la caduta della succitata fetta biscottata a terra naturalmente con il lato “condito” rivolto verso il pavimento, è ritenuta tra le maggiori cause di improperi e blasfemie di prima mattina.

Una delle famose massime di Murphy assume l’esempio della fatidica fetta biscottata per dimostrare la fatalità del caso e che ogni cosa che può succedere, accadrà.

Fotogrammi originali dell’esperimento, usati per definire attrito statico e dinamico tra fetta e tavolo

Può far sorridere scoprire che fior di scienziati hanno studiato e dimostrato sperimentalmente che questo fenomeno non ha nulla a che vedere con iatture o gatti neri. e che non è correlato con il valore del tappeto!

Esso è dovuto semplicemente alla fisica coinvolta, che si rifà, con le dovute semplificazioni, al principio di caduta dei gravi e al momento di inerzia del toast.

Assumendo un tavolo standard alto 75 cm, e un “toast standard” di dimensioni pari a 10.2×9.5×1.3 cm, uniformemente ricoperto di marmellata e con centro di massa a “metà” della lunghezza della fetta, si dimostra che: per una lunghezza di sporgenza fino al 6 -7.5% (a seconda dell’ attrito tavolo-fetta) della metà della larghezza della fetta suddetta (circa 1 cm oltre il baricentro quindi), velocità orizzontale iniziale zero, e tralasciando i rimbalzi a terra, la fetta raggiunge il pavimento prima di aver compiuto una rotazione completa sul suo asse (e spalmandosi impietosamente per terra sul lato della marmellata).

Analisi schematica delle forze in gioco

Studi sperimentali hanno dimostrato che per sporgenze maggiori del 6-7%, la velocità angolare di caduta è tale che la fetta riesce a compiere una rotazione completa e ad atterrare sul lato “non condito”.

Anche l’altezza di caduta, cioè del tavolo, è un parametro critico: nella dissertazione completa del 1995 (qui citata nei credit) si dimostra come se avessimo tavoli sufficientemente alti, la fetta di toast cadrebbe molto più spesso sul lato opposto alla marmellata. Piccolo problema: i tavoli dovrebbero essere alti circa 3 metri.

Se pensate che un team di fisici sia sprecato per dimostrare questo semplice dilemma di tutti i giorni, considerate che è stato insignito del premio Ignobel per la fisica nel 1996. [RL]

#noidiminerva #Toast #fisica #Ignobel

Credits:

completa dissertazione : http://space.umd.edu/dch/p405s04/AJP00038.pdf

Robert A. J. Matthews, ‘‘Tumbling toast, Murphy’s law and the fundamental constants,’’ Eur. J. Phys. 16 ~4!, 172–176 ~July 1995

La musica come doping

Che musica ascolti in palestra? Qual è la tua playlist quando vai a correre? Sai quali sono gli effetti della musica sul tuo cervello e le tue prestazioni?
La musica è fatta di ritmo, armonia, tempo e contenuto che sono anche gli elementi alla base dei movimenti fisici. Quindi un legame tra questi era inevitabile e se ne occupa una nuova branca della ricerca chiamata “neuromusicologia”.

Nel 2007, l’US Track & Field, l’ente nazionale per le corse a distanza, ha vietato l’uso di cuffie e lettori audio portatili nelle sue gare ufficiali, “per garantire la sicurezza e impedire ai corridori di avere un vantaggio competitivo”. Molti corridori hanno protestato contro la regola perché sanno quanto questa sia importante per le loro prestazioni.

Ed è vero: la musica è effettivamente “un doping legale” come dice il dottor Costas Karageorghis, esperto del settore, La musica esercita un effetto energizzante ritardando l’affaticamento e aumentando la capacità di lavoro. In genere, ciò comporta livelli di resistenza, potenza, produttività o forza superiori al previsto.

La musica in effetti ha un potentissimo effetto sul nostro cervello; riesce ad accenderlo come se fosse un albero di natale.
La giusta playlist infatti è in grado di attivare molte aree cerebrali: raggiunge il lobo parietale e il cervelletto, responsabili delle nostre funzioni motorie e della coordinazione; la corteccia visiva, con effetti sulla nostra immaginazione, e allo stesso tempo il lobo limbico, deputato alla gestione delle emozioni, e il lobo temporale, dove ha sede la nostra memoria.

 Così facendo aumenta la produzione di neurotrasmettitori, primo fra tutti dopamina. La dopamina è responsabile della “motivazione”: quando proviamo un’emozione piacevole il nostro cervello invia dopamina al nucleo acumbens, il ragioniere cerebrale del meccanismo di ricompensa, che ci spinge a sua volta a provare di nuovo l’esperienza, creando una sorta di dipendenza dalla soddisfazione. Questa molecola positivamente coinvolta nelle funzioni di memoria e locomozione e nelle emozioni.

Inoltre con una musica veloce si è visto che aumentano i livelli di cortisolo, ormone dello stress, che contribuisce a mettere in circolo più zuccheri; mentre diminuiscono con una musica lenta e rilassante.
Come può quindi aiutarci la musica durante le nostre attività atletiche? Ci sono 3 modi:

1- Dissociazione. Perché la musica ci costringere a distogliere la mente dalla stanchezza e da altri pensieri che si insinuano durante la nostra performance. In particolare distoglie l’attenzione dall’affaticamento e dal dolore quando siamo impegnati in un’attività di resistenza fisica come la corsa, il ciclismo o il nuoto. Gli studiosi della Brunel University nel Regno Unito, hanno infatti dimostrato come la musica può ridurre il tasso di sforzo percepito del 12% e migliorare la resistenza del 15%.

2- Sincronizzazione. Ovvero andare a ritmo con la musica aumenta gli output della prestazione. Ad esempio la musica può darci un tempo da seguire noi lo faremo inconsciamente. Vi basti pensare alla colonna sonora della vostra corsa quando volete aumentare la velocità. D’altra parte un tempo più lento può essere favorevole ad attività che richiedono più concentrazione e controllo.

3- Motivazione. Diversi studi hanno collegato la musica con sentimenti e ricordi positivi. La musica può stimolare la motivazione interna innescando buone emozioni, aiutandoti a provare un piacere molto maggiore dall’attività stessa.
Inoltre è stato visto che il messaggio che viene veicolato con il brano ha anche una forte influenza. Se per esempio per abitudine, che può essere averlo sentito come colonna sonora di un film o in una pubblicità, associamo un testo ad un messaggio di lotta, fatica e motivazione, questo ci spingerà a dare il meglio di noi quando siamo in un momento di stress fisico.

Il consiglio degli esperti è quindi di creare una playlist in vista del prossimo allenamento assemblando un’ampia selezione di brani con i seguenti requisiti: ritmo forte ed energizzante; testi positivi che hanno associazioni con il movimento; schema ritmico ben accoppiato a schemi di movimento dell’attività atletica; associazioni con il trionfo o il superamento delle avversità (“We are the Champions” potrebbe essere un buon inizio).

di Irene Feliciotti

Fonti:
Terry, Peter & I Karageorghis, C. (2011). Music in sport and exercise. The new sport and exercise psychology companion.
Szczepan, Stefan; Kulmatycki, Leslaw. Baltic Journal of Health and Physical Activity; Gdansk Vol. 4, Fasc. 3,  (2012): 197. DOI:10.2478/v10131-012-0021-0
https://thehealthsciencesacademy.org
Costas I. Karageorghis & David-Lee Priest (2012): Music in the exercise domain:a review and synthesis (Part I), International Review of Sport and Exercise
https://www.psychologytoday.com/au/blog/why-music-moves-us/201301/music-and-exercise-what-current-research-tells-us

Microrganismi all’opera (d’arte)

Qualcuno dice che “Ciò che non uccide fortifica”! Beh, questo antico proverbio può essere un incipit adeguato per raccontare il relativamente recente sodalizio fra arte e microbiologia.

https://www.flickr.com/photos/clairity/20814842436

Robert Ryman, Twin (1966)

Malgrado si tenda quasi sempre ad associare i batteri ad un pericolo, in realtà molte specie batteriche non solo non uccidono, ma sono addirittura utili a “fortificare” i nostri beni culturali.

E’ vero che alcune costruzioni e opere d’arte, di vario genere e fattura, possono essere influenzate negativamente da diverse attività microbiche; tuttavia è altrettanto vero, che da quelle stesse attività microbiche, altre opere di materiale diverso possono trarne vantaggio.

Consideriamo ad esempio l’attività metabolica dei solfobatteri. Questi ultimi prendono il nome dalla loro capacità di produrre energia ossidando composti organici o idrogeno molecolare e riducendo il solfato a idrogeno solfuro. In pratica questi batteri per respirare hanno necessità del solfato e non dell’ossigeno. La via metabolica della riduzione del solfato ha effetti negativi e positivi. Un effetto negativo è la biocorrosione del ferro e delle leghe in ferro; un effetto positivo è invece la rimozione delle croste nere dalla pietra (proprio attraverso la riduzione del solfato in esse contenuto). E’ per questi motivi dunque che i solfobatteri sono temuti dalle costruzioni in ferro e hanno invece trovato applicazione sulle opere in pietra.

A mettere pace fra il micro e il macro sono state le biotecnologie e la microbiologia. Alcuni studiosi hanno infatti pensato a trattamenti di pulitura e restauro utilizzando in maniera adeguata le vie metaboliche di diversi microrganismi appositamente selezionati in base al substrato da restaurare. Questi trattamenti hanno avuto un ottimo riscontro perchè non sono nocivi per l’operatore, contribuiscono a preservare i nostri beni culturali e sono sostenibili anche per l’ambiente.

Le opere d’arte purtroppo sono minacciate da diverse insidie e fra queste l’inquinamento è una delle più note. Tanti sono anche i danni creati da agenti biologici come alghe, licheni, muschi, batteri e funghi. Essi scelgono la loro opera non in base ad un gusto artistico ma in base alla proprietà di biorecittività e alla capacità di soddisfare le loro esigenze metaboliche (esposizione alla luce, reperimento di molecole organiche, umidità, ecc..). Le opere d’arte sono dei veri e propri ecosistemi! In questo contesto, la figura del biologo diventa dunque importante per l’identificazione degli organismi presenti al fine di scegliere mirati interventi di conservazione e restauro.

Vi sono anche numerose insidie di origine organica. Fra queste, particolarmente minacciose, sono i residui di sostanze impiegate in precedenti interventi di restauro, quali colle animali e caseina. Questi materiali, distribuiti sulla superficie dipinta dell’affresco per staccare gli stessi  dalla parete originaria prima del restauro o come adesivante sul retro (caseina) al termine dei lavori, costituivano, purtroppo, un ottimo terreno di crescita per microrganismi, come alcuni miceti (funghi), che penetrano in profondità con le loro ife. Come risolvere il problema della colla? Un noto gruppo di ricerca nel settore del biorestauro, diretto dal Professore Giancarlo Ranalli, Università del Molise, ha utilizzato delle cellule batteriche vitali di Pseudomonas stutzeri (ceppo A29) per la biopulitura di affreschi medievali del Camposanto monumentale di Pisa.

Due particolari dell’Affresco Conversione di S.Efisio e battaglia del Camposanto monumentale di Pisa,

prima e dopo la biopulitura con Pseudomonas Stutzeri ed enzima Proteasi-type XIX

(Ranalli et al. Biotechnology applied to cultural heritage: biorestoration of frescoes using viable bacterial cells and enzymes. Journal of Applied Microbiology (2005), 98, 73-83 )

Il ceppo batterico è stato scelto dopo studi in laboratorio che hanno verificato l’elevata capacità di biodegradare la colla animale alterata in oggetto. Dopo la rimozione dello strato di cotone contenente la coltura batterica di P. stutzeri, piccoli residui di materiale organico si trovavano ancora sulla superficie dell’affresco. Per rimuovere questi ultimi è stata allora utilizzata una soluzione enzimatica contenente una proteasi. L’uso degli enzimi purificati è stato documentato in diversi progetti di biopulitura. I lavori per il recupero degli affreschi del Camposanto monumentale di Pisa, recentemente definito da Antonio Paolucci “La Sistina Pisana”, sono giunti a termine e sono stati presentati al pubblico nel Giugno del 2018.

E’ aperta la sfida anche per la conservazione dei reperti in ferro, molto comuni tra i reperti degli scavi archeologici. Lo strato di corrosione formato su questi oggetti richiede la stabilizzazione; le attuali tecnologie utilizzate per questo scopo sono lunghe e generano rifiuti pericolosi e vi è pertanto la necessità di un metodo alternativo. A tal proposito si stanno valutando i possibili benefici dell’utilizzo dei batteri anche su queste opere.

Sono sempre più numerosi i laboratori di ricerca in Italia e nel mondo che lavorano in questo settore per raggiungere una sempre più alta efficienza.

Il nostro Paese, noto per lo straordinario patrimonio artistico, non poteva non distinguersi nel campo del biorestauro! Fra i vari gruppi di lavoro possiamo citare l’Enea (Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile) che detiene addirittura un brevetto dal titolo: Processo Biotecnologico per la Rimozione di Depositi Coerenti di Origine Organica ed Inorganica da Materiali ed Opere di Interesse Storico-Artistico. L’innovazione del lavoro brevettato consiste nell’utilizzo di ceppi batterici ambientali non patogeni immobilizzati in un gel di laponite (un particolare tipo di argilla) atossico, che può essere facilmente rimosso alla fine del trattamento senza lasciare residui e senza intaccare la patina pittorica.

Un’altra azienda italiana che lavora nel settore del biorestauro è la Bioresart. Fra i servizi che offre vi è il monitoraggio biologico e ambientale per la prevenzione del biodeterioramento delle opere d’arte e per la valutazione del rischio biologico.

Guardando la tela di Robert Ryman, gli esperti affermeranno che trattasi di arte concettuale; gli scettici dubiteranno del suo valore; i cinici vedranno un’opera vuota; i sognatori la dipingeranno con l’immaginazione; un microbiologo indagherà sui ceppi batterici che la popolano; un biotecnologo valuterà come utilizzare vantaggiosamente quei ceppi. Poi ci sarà qualcuno (come me) che dopo aver elebaborato le informazioni di questo articolo, penserà che quella tela non è un capolavoro, ma per lo meno un giorno sarà facile da restaurare!

M. falzone

Fonti:

-Microbial Biotechnology (2017) 10(5), 1145–1148

-Environmental Microbiology (2005) 7(7), 909–915

-Journal of Applied Microbiology (2005), 98, 73-83

http://www.enea.it

http://www.bioresart.it

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