Giant magnetoresistance in semiconductor / granular film heterostructures with cobalt nanoparticles

We have studied the electron transport in SiO${}_2$(Co)/GaAs and SiO${}_2$(Co)/Si heterostructures, where the SiO${}_2$(Co) structure is the granular SiO${}_2$ film with Co nanoparticles. In SiO${}_2$(Co)/GaAs heterostructures giant magnetoresistance effect is observed. The effect has positive values, is expressed, when electrons are injected from the granular film into the GaAs semiconductor, and has the temperature-peak type character. The temperature location of the effect depends on the Co concentration and can be shifted by the applied electrical field. For the SiO${}_2$(Co)/GaAs heterostructure with 71 at.% Co the magnetoresistance reaches 1000 ($10^5$ %) at room temperature. On the contrary, for SiO${}_2$(Co)/Si heterostructures magnetoresistance values are very small (4%) and for SiO${}_2$(Co) films the magnetoresistance has an opposite value. High values of the magnetoresistance effect in SiO${}_2$(Co)/GaAs heterostructures have been explained by magnetic-field-controlled process of impact ionization in the vicinity of the spin-dependent potential barrier formed in the semiconductor near the interface. Kinetic energy of electrons, which pass through the barrier and trigger the avalanche process, is reduced by the applied magnetic field. This electron energy suppression postpones the onset of the impact ionization to higher electric fields and results in the giant magnetoresistance. The spin-dependent potential barrier is due to the exchange interaction between electrons in the accumulation electron layer in the semiconductor and $d$-electrons of Co.Comment: 25 pages, 16 figure

Макрофаги при бактериальных болезнях легких: фенотип и функции (обзор)

This literature review is devoted to the analysis of the role of macrophages in the immunopathogenesis of infectious lung diseases of bacterial etiology. The article summarizes information about the origin of macrophages, their phenotypic and functional heterogeneity. The mechanisms of impaired protective function of innate immunity are associated with the polarization of the program of maturation and activation of macrophages in the direction to tolerogenic or immunoregulatory cells with phenotype of M2. Alveolar macrophages perform a variety of functions (from pro-inflammatory to regenerative) in the development of inflammation in the respiratory organs. Their inherent plasticity suggests that the same macrophages can change their phenotype and function depending on the microenvironment in the inflammatory focus at different stages of the disease. Understanding the mechanisms that regulate macrophage plasticity will be an important step towards realizing the potential of personalized immunomodulatory therapy.Обзор литературы посвящен анализу роли макрофагов в иммунопатогенезе инфекционных заболеваний легких бактериальной этиологии. В статье обобщены сведения о происхождении макрофагов, их фенотипической и функциональной гетерогенности. Механизмы нарушений защитной функции врожденного иммунитета связаны с поляризацией программы созревания и активации макрофагов в направлении толерогенных или иммунорегуляторных клеток с фенотипом М2. Альвеолярные макрофаги выполняют разнообразные функции (от провоспалительной до регенераторной) при развитии воспаления в органах дыхания. Присущая им пластичность свидетельствует, что одни и те же макрофаги могут изменять свой фенотип и функции в зависимости от микроокружения в очаге воспаления на разных стадиях заболевания. Понимание механизмов, которые регулируют пластичность макрофагов, станет важным шагом на пути реализации потенциала персонифицированной иммуномодулирующей терапии

Субпопуляции моноцитов крови у больных с генерализованной гипоксией

The aim of the work is to establish general regularities and features of differentiation of blood monocytes into 4 subpopulations in diseases associated with circulatory and respiratory hypoxia.Materials and methods. 18 patients with ischemic heart disease (IHD), 12 patients with ischemic cardiomyopathy (ICMP), 14 patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD), 15 patients with newly diagnosed infiltrative pulmonary tuberculosis (PTB) and 12 healthy donors were examined. In whole blood, we determined the relative number of different subpopulations of monocytes by flow cytometry. The results were analyzed by statistical methods.Results. It is shown that an increase in the number of classical (80.56 [77.60; 83.55]%) and the deficit of intermediate (10.38 [9.36; 11.26]%), non-classical (6.03 [5.24; 6.77]%) and transitional (2.14 [1.41; 3.92] %) monocytes in the blood is determined in patients with COPD when compared with the group of healthy donors (p < 0.05). In groups of patients with PTB and IHD, an increase in the number of intermediate monocytes (26.24 respectively [22.38; 42.88] % and 25.27 [15.78; 31.39]%) and the lack of transitional cells (1.77 [1.36; 3.74]% and 2.68 [2.63; 4.0]%) at the normal content of classical and non-classical forms of monocytes (p < 0.05) is detected. In patients with ICMP, a decrease in the number of non-classical monocytes (up to 5.05 [4.08; 6.58]%) is combined with the normal cell content of other subpopulations (p < 0.05). The interrelation between the number of classical and intermediate monocytes in patients with COPD (r = –0.63; p < 0.05), PTB (r = –0.72; p < 0.01), IHD (r = –0.59; p < 0.05), ICMP (r = –0.58; p < 0.05) was established.Conclusion. In COPD associated with generalized hypoxia, an increase in the number of classical monocytes is combined with a deficiency of their other subpopulations in the blood. In PTB and IHD, antigenic stimulation of the immune system mediates accelerated differentiation of monocytes from classical to intermediate forms with a decrease in the number of transitional cells regardless of the etiology of the disease (infectious or non-infectious) and the type of hypoxia (respiratory or circulatory).Цель работы – установить общие закономерности и особенности дифференцировки моноцитов крови на четыре субпопуляции (классические (CD14hiCD16-), промежуточные (CD14hiCD16lo), неклассические (CD14loCD16lo) и переходные (CD14loCD16-)) при заболеваниях, ассоциированных с циркуляторной и дыхательной гипоксией.Материалы и методы. Обследованы 18 больных ишемической болезнью сердца (ИБС), 12 больных ишемической кардиомиопатией (ИКМП), 14 больных с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ), 15 больных с впервые выявленным инфильтративным туберкулезом легких (ТБЛ) и 12 здоровых доноров. В цельной крови определяли относительное количество различных субпопуляций моноцитов методом проточной цитометрии. Полученные результаты анализировали статистическими методами.Результаты. Показано, что у больных ХОБЛ определяется увеличение доли классических (80,56 [77,60; 83,55]%) и дефицит промежуточных (10,38 [9,36; 11,26]%), неклассических (6,03 [5,24; 6,77]%) и переходных (2,14 [1,41; 3,92]%) моноцитов в крови по сравнению с группой здоровых доноров (р < 0,05). В группах больных с ТБЛ и ИБС обнаруживается повышение количества промежуточных моноцитов (соответственно 26,24 [22,38; 42,88]% и 25,27 [15,78; 31,39]%) на фоне дефицита переходных клеток (1,77 [1,36; 3,74]% и 2,68 [2,63; 4,0]%) при нормальном содержании классических и неклассических форм моноцитов (р < 0,05). У больных ИКМП снижение численности неклассических моноцитов (до 5,05 [4,08; 6,58]%) сочетается с нормальным содержанием клеток остальных субпопуляций (р < 0,05). Установлена взаимосвязь между численностью классических и промежуточных моноцитов у больных ХОБЛ (r = –0,63; p < 0,05), ТБЛ (r = –0,72; p < 0,01), ИБС (r = –0,59; p < 0,05), ИКМП (r = –0,58; p < 0,05).Заключение. При ХОБЛ, ассоциированной с генерализованной гипоксией, увеличение числа классических моноцитов сочетается с дефицитом остальных их субпопуляций в крови. При ТБЛ и ИБС антигенная стимуляция иммунной системы опосредует ускоренную дифференцировку моноцитов из классических в промежуточные формы при снижении числа переходных клеток вне зависимости от этиологии заболевания (инфекционная или неинфекционная) и вида гипоксии (дыхательная или циркуляторная)