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Sabatti, Alessandra (2019) Validation of a mathematical model for the estimate of intracellular calcium ion fluctuations / Validazione di un modello matematico per la stima delle fluttuazioni intracellulari dello ione calcio. [Laurea triennale]

Full text disponibile come:

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Tesi non accessibile fino a 23 September 2022 per motivi correlati alla proprietà intellettuale. Visibile a: Repository staff only

2132Kb

Abstract

Calcium ion (Ca2+) acts as a vital second messenger within living cells and the experimental measurement of its concentration is critical in Biology. During muscular contraction, nerve impulse transmission and many other physiological events, Ca2+ forms micro- and nano-domains within the cell cytoplasm which can be described solving reaction-diffusion equations between Ca2+ and its buffers interacting with cell boundaries. Innovative surface and volume subdivision algorithms based on unstructured three-dimensional mesh generation can be applied to locally increase or decrease the accuracy of the differential equation solution. This thesis work has developed and validated a simple and computationally inexpensive diffusion algorithm to simulate diffusion in an arbitrary volume subdivided into tetrahedral voxels. The algorithm was implemented into the user-friendly software SimulCell from Bortolozzi lab and utilized to simulate the real calcium concentration in cell micro- and nano-domains. / Lo ione calcio (Ca2+) svolge una funzione di secondo messaggero nelle cellule, e la misura sperimentale della sua concentrazione è estremamente importante in biologia. Durante la contrazione muscolare, la trasmissione degli impulsi nervosi e molti altri eventi fisiologici, il Ca2+ forma all’interno del citoplasma cellulare dei micro- e nano-domini, che possono essere descritti tramite la risoluzione di equazioni di reazione-diffusione tra il Ca2+ e i suoi buffer, mentre interagiscono con le superfici della cellula. Innovativi algoritmi di suddivisione delle superfici e dei volumi basati sulla generazione di mesh non strutturate tridimensionali possono essere applicati per aumentare o diminuire localmente l’accuratezza della soluzione delle equazioni differenziali. Questo lavoro di tesi ha sviluppato e validato un semplice e computazionalmente economico algoritmo di diffusione che permette di simulare la diffusione all’interno di un volume arbitrario suddiviso in voxel tetraedrici. L’algoritmo è stato inserito in SimulCell, un software user-friendly del laboratorio del professor Bortolozzi, ed utilizzato per simulare la concentrazione di calcio reale all’interno di micro- e nano-domini cellulari.

Item Type:Laurea triennale
Corsi di Laurea Triennale:Scuola di Scienze > Fisica
Uncontrolled Keywords:diffusion-reaction equations, numerical simulations, mathematical model, calcium, fluorescence / equazioni di reazione-diffusione, simulazioni numeriche, modello matematico, calcio, fluorescenza
Subjects:Area 02 - Scienze fisiche > FIS/02 Fisica teorica, modelli e metodi matematici
Codice ID:63326
Relatore:Bortolozzi, Mario
Data della tesi:17 September 2019
Biblioteca:Polo di Scienze > Dip. Fisica e Astronomia "Galileo Galilei" - Biblioteca
Tipo di fruizione per il documento:on-line per i full-text
Tesi sperimentale (Si) o compilativa (No)?:No

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