Instabilities and shape variation phase transitions in tubular lipid membranes

Changes of external parameters in proximity of critical point can increase thermal fluctuations of tubular lipid membrane (TLM) and result in variation of the membrane shape. The phase transitions in the system are shown to be controlled by a single effective parameter, which depends on the pressure difference between inner and outer regions of membrane and the applied stretching force. We determine an interval of the parameter values corresponding to the stability region of the cylindrical shape of TLM and investigate the behavior of the system in the vicinity of critical instabilities, where the cylindrical shape of membrane becomes unstable with respect to thermal fluctuations. The applied boundary conditions strongly influence the behavior of TLM. For example, small negative effective parameter corresponds to chiral shape of TLM only in the case of periodic boundary conditions. We also discuss other three types of phase transitions emerging in the system.Comment: 15 pages, 6 figures, in Russia

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НИЗКОПРОТЕИНОВЫХ РАЦИОНОВ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ И ОТКОРМЕ МОЛОДНЯКА СВИНЕЙ

The selection and breeding work aimed on improvement of meat traits of reared breeds and types of pig at farms of the republic does not always give the desired results and is delayed for years quite often. The reason for this phenomenon, in our opinion, is inadequate meeting of the requirements of selected animals for energy and amino acids taking part in synthesis of meat. The objective is to find the perfect combination of essential amino acids and energy in the diets, ensuring the maximum utilization for synthesis of meat in the body of animals. This task is complicated by the fact that the amino acid composition of animals’ body of different genotypes vary, and consequently, the amount of amino acids that they should receive in the diet is also different, i.e. the content of the so-called “ideal protein” for each genotype is to be individual. The aim of the study – is to establish the possibility of reducing of the crude protein level in diets for young pigs based on physiologically substantiated optimization of the amount of consumed essential and nonessential amino acids. The experiments confirmed the possibility of reducing the crude protein level in the diets for young pigs due to control of consumed essential amino acids and their correlation with metabolizable energy. For piglets at growing in 1 kg of compound feed per 1 MJ of metabolizable energy 0.85 g oflysine is required, during the I fattening period – 0.73 g, during the II period – 0.62 g. The amount of remaining (including available) essential amino acids is controlled with respect to lysine: methionine with cystine – 60 %, threonine – 66 % and tryptophan – 19 %. This model for control of metabolizable energy and essential amino acids allows to reduce the level of crude protein in compound feeds by up to 10 % at increase of average daily weight gain at growing by 24 g (P k 0.05), during the I fattening period – by 29 g, and during the II period – by 11 g.Проводимая селекционно-племенная работа по повышению мясных качеств разводимых пород и типов свиней в хозяйствах республике не всегда дает желаемые результаты и затягивается на годы. Причиной этого явления, на наш взгляд, является неадекватное обеспечение потребностей селекционируемых животных в энергии и аминокислотах, идущих на синтез мяса. Задача заключается в том, чтобы найти оптимальное сочетание в рационах незаменимых аминокислот и энергии, обеспечивающей их максимальное использование на синтез мяса в теле животных. Решение этой задачи осложняется тем, что аминокислотный состав тела животных различных генотипов различается, а следовательно, и количество аминокислот, которые они должны получать с кормом, также разное, т. е. состав, так называ-емого «идеального протеина» для каждого генотипа должен быть свой. Цель работы – установить возможности снижения уровня сырого протеина в рационах молодняка свиней на основе физиологически обоснованной оптимизации количества потребляемых ими незаменимых и заменимых аминокислот. Эксперименты подтвердили возможность снижения уровня сырого протеина в рационах молодняка свиней за счет нормирования потребляемых ими незаменимых аминокислот и соотношения их с обменной энергией. Для поросят на доращивании в 1 кг комбикорма на 1 МДж обменной энергии необходимо 0,85 г лизина, в I период откорма – 0,73 г, во II период – 0,62 г. Количество остальных (в т. ч. и доступных) незаменимых аминокислот нормируется по отношению к лизину: метионин с цистином – 60 %, треонин – 66 %, триптофан – 19 %. Данная модель нормирования обменной энергии и незаменимых аминокислот позволяет снизить уровень сырого протеина в комбикормах до 10 % при увеличении среднесуточных приростов живой массы на доращивании на 24 г (Р k 0,05), в I период откорма – на 29 г и во II период – на 11 г

Применение в рационах кормления молодняка свиней различных дозировок и форм хрома

The level of biogenic significance of chromium in animals is determined by a generous amount of vital pro­cesses it participates in. The trivalent form of chromium (III) has biological significance. Standard chromium level in diets for farm animals currently vary from 0.2 to 4.2 mg per 1 kg of dry matter, and chromium is represented mainly by compounds in the form of salts and chelates. A distinctive feature of microelement nanoparticles is the ability to activate physiological and biochemical processes when used in very small doses. The paper dwells on study of different doses and forms of chromium in diets for young pigs: in the form of sulphate (4.16 mg/kg of dry matter of feed) and in the form of nanoparticles (0.5, 0.083, 0.05, 0.02 mg/kg of dry matter of feed). Research showed that enrichment of diets with chromium in the form of nanoparticles © Голушко В. М., Кравченко А. В., Линкевич С. А., 2019 in the amount of 0.05 mg per 1 kg of dry matter was most effective. It was determined that use of chromium nanoparticles for feeding pigs by adding them to water, the feed was kneaded up to obtain loose porridge, was more efficient than spraying on wheat bran. The positive effect of feeding animals with chromium nanoparticles on meat traits of carcass was revealed. A high assessment of biological safety of slaughter products of experimental pigs using test organisms of Tetrahymena piri­formis and laboratory mice was determined. The data obtained in the course of research allow to recommend using chromium nanoparticles in the amount of 0.05 mg per 1 kg of dry matter of feed for young pigs during rearing and fattening periods in order to increase the average daily weight gain, reduce feed cost for its production, improve meat products quality and pro­duction economic efficiency.Уровень биогенной значимости хрома в организме животных обуславливается большим количеством жизненно важных процессов, в которых он участвует. Биологическое значение имеет трехвалентная форма хрома (III). Нормы содержания хрома в рационах сельскохозяйственных животных в настоящее время варьируют от 0,2 до 4,2 мг на 1 кг сухого вещества, он представлен в основном соединениями в виде солей и хелатов. Отличительной особенностью наночастиц микроэлементов является способность активизировать физиологические и биохимические процессы при использовании их в очень малых дозах. Материалы статьи посвящены изучению применения в рационах кормления молодняка свиней разных дозировок и форм хрома: в виде сернокислой соли (4,16 мг/кг сухого вещества комбикорма) и в форме наночастиц (0,5, 0,083, 0,05, 0,02 мг/кг сухого вещества комбикорма). Исследования показали, что обогащение рационов хромом в форме наночастиц в количестве 0,05 мг в расчете на 1 кг сухого вещества было наиболее эффективным. Установлено, что использование наночастиц хрома в кормлении свиней путем добавления их в воду, на которой замешивался комбикорм до рыхлой каши, было более эффективным, чем путем напыления их на пшеничные отруби. Выявлено положительное влияние скармливания наночастиц хрома на среднесуточный прирост живой массы животных и на мясные качества туш. Установлена высокая оценка биологической безопасности продуктов убоя подопытных свиней на тест-организмах Tetrahymena piriformis и лабораторных мышах. Полученные данные в ходе исследований позволяют рекомендовать применение наночастиц хрома в количестве 0,05 мг на 1 кг сухого вещества комбикорма для молодняка свиней периода доращивания и откорма с целью увеличения среднесуточного прироста их живой массы, сокращения затрат кормов на ее получение, повышения качества мясной продукции животных и экономической эффективности ее производства

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ВНЕКАМЕРНОЙ ПОДГОТОВКИ ИЗДЕЛИЙ ПЕРЕД НАНЕСЕНИЕМ ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ

Results of experimental investigations on determination of contaminant composition and rate on the surface of non-metallic products are given in the paper. It is shown that the basic contaminants for glass are fat acids of human skin lipids. The paper gives recommendations on selection of a method for preliminary preparation of a surface prior to depositing vacuum-plasma coatings.Приведены результаты экспериментальных исследований по определению состава и количества загрязнений поверхности неметаллических изделий. Показано, что основными видами загрязнений для стекла являются жирные кислоты липидов человеческой кожи. Даны рекомендации по выбору способа предварительной подготовки поверхности перед нанесением вакуумно-плазменных покрытий

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО МОДУЛЯ ДЛЯ РАСЧEТА СКОРОСТИ ОСАЖДЕНИЯ ТИТАНОВОЙ ПЛАЗМЫ В СРЕДЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ГАЗА

The program module has been developed on the basis of package of applied MATLAB programs which allows to calculate speed of coating sedimentation over the section of plasma stream taking into account magnetic field influence of a stabilizing coil, and also to correct the obtained value of sedimentation speed depending on the value of negative accelerating potential, arch current, technological gas pressure. The program resolves visualization of calculation results.Разработан программный модуль на базе пакета прикладных программ MATLAB, который позволяет рассчитать скорость осаждения покрытий по сечению плазменного потока с учетом влияния магнитного поля стабилизирующей катушки, а также скорректировать полученную величину скорости осаждения в зависимости от значения отрицательного ускоряющего потенциала, тока дуги, давления технологического газа. Программа разрешает визуализацию результатов расчетов

Изменения аминокислотного пула в теменной доле и гиппокампе крыс при неполной церебральной ишемии

Introduction. Amino acids and their derivatives are involved in synaptic transmission as neurotransmitters and neuromodulators, and some of them are involved in the formation of neurotransmitters of the nervous system. Therefore, the study of the state of the amino acid pool in incomplete cerebral ischemia plays a significant role.The objective was to assess the nature of changes in amino acid pool and evaluate their participation in oxidative processes in rats with incomplete cerebral ischemia.Methods and materials. The experiments were carried out on 16 male outbred white rats weighing 260±20 g in compliance with the requirements of the Directive of the European Parliament and of the Council No. 2010/63/EU of September 22, 2010 on the protection of animals used for scientific purposes.Results. Compared with the indicators in the control group, rats with an ischemic period of 1 hour in the parietal lobe had a decrease in the content of sulfur-containing amino acids: methionine by 12 % and cysteate by 28 %. In addition, there was an increase of L-arginine in the parietal lobe by 39 %, and in the hippocampus – by 56 %.Conclusions. The following changes are characteristic for one-hour incomplete cerebral ischemia: a decrease in the content of sulfur-containing amino acids, with a decrease in both methionine and an increase in the content of L-arginine. Changes in the parietal lobe and hippocampus had a similar nature, except for the absence of a drop in the level of cysteate in the hippocampus, as a reflection of the higher sensitivity of the parietal lobe to oxygen deficiency, compared with the hippocampus.Введение. Аминокислоты и их дериваты принимают участие в синаптической передаче как нейротрансмиттеры и нейромодуляторы, а некоторые из них участвуют в образовании медиаторов нервной системы. Поэтому изучение состояния аминокислотного пула при неполной ишемии головного мозга играет значимую роль.Цель – оценить характер изменения пула аминокислот и оценить их участие в оксидативных процессах у крыс с неполной ИГМ.Методы и материалы. Опыты выполнялись на 16 самцах беспородных белых крыс массой 260±20 г с соблюдением требований Директивы Европейского Парламента и Совета № 2010/63/EU от 22.09.2010 г. о защите животных, использующихся для научных целей.Результаты. По сравнению с показателями в группе «контроль» у крыс с продолжительностью ишемического периода 1 час в теменной доле происходило уменьшение содержания серосодержащих аминокислот: метионина на 12 % и цистеата на 28 %. Наряду с этим отмечалось увеличение L-аргинина в теменной доле на 39 %, а в гиппокампе – на 56 %.Выводы. Для одночасовой неполной ишемии головного мозга характерны следующие изменения: уменьшение содержания серосодержащих аминокислот со снижением метионина и повышение содержания L-аргинина. Изменения в теменной доле и гиппокампе носили аналогичный характер, за исключением отсутствия падения уровня цистеата в гиппокампе, как отражение более высокой чувствительности теменной доли к дефициту кислорода по сравнению с гиппокампом

СВОЙСТВА ДЕМИНЕРАЛИЗОВАННОГО КОСТНОГО МАТРИКСА ДЛЯ БИОИНЖЕНЕРИИ ТКАНЕЙ

The purpose. Determination of tissues of physico-mechanical properties of demineralized bone matrix of spongy and compact human bone important for bioengineering.Material and Methods.The methods for studying micromorphological, piezoelectric and transport properties, adapted for measuring the materials of potential scaffolds.Results. The results of studying the physico-mechanical properties of the demineralized bone matrix of spongy and compact human bones are presented. It is shown that the demineralized spongy bone possesses the best characteristics of the pore system for the colonization of matrix cells. The tensile strength and modulus of elasticity of samples from the demineralized heads of the femurs extracted during the initial hip arthroplasty vary widely. The modulus of elasticity varied from 50 to 250 MPa, and the ultimate strength was from 1.1 to 5.5 MPa.Conclusion. Methods for measuring micromorphological, piezoelectric and transport properties for materials of potential matrices were developed and / or adapted. It is shown that in the samples of materials from the human bone, these characteristics, as a rule, vary considerably. Proceeding from this, it becomes obvious that the development of protocols of measurement methods of the above listed properties is an important work for the creation of technology of bioengineering of tissue implants for reconstructive surgery. Цель. Определение значимых для биоинженерии тканей физико-механических свойств деминерализованного костного матрикса губчатой и компактной кости человека.Материалы и методы. Перечислены методы исследования микроморфологических, пьезоэлектрических и транспортных свойств, адаптированные для измерения у материалов потенциальных матриц.Результаты. Приведены результаты исследования физико-механических свойств деминерализованного костного матрикса губчатой и компактной кости человека. Показано, что деминерализованная губчатая кость обладает наилучшими характеристиками поровой системы для заселения матриксов клетками. Предел прочности и модуль упругости образцов из деминерализованных головок бедренных костей, извлеченных в ходе первичного эндопротезирования тазобедренного сустава, изменяются в широких пределах. Модуль упругости изменялся от 50 до 250 МПа, а предел прочности – от 1,1 до 5,5 МПа.Заключение. Были отработаны и/или адаптированы методы измерений микроморфологических, пьезоэлектрических и транспортных свойств у материалов потенциальных матриц. Показано, что у образцов материалов из кости человека данные характеристики, как правило, значительно варьируют. Исходя из этого, становится очевидным, что отработка протоколов методов измерения вышеперечисленных свойств является важной работой для создания технологии биоинженерии тканевых имплантатов для восстановительной хирургии.

OPTIMIZATION OF OUTSIDE CHAMBER TECHNOLOGY FOR PRODUCT PREPARATIONS PRIOR TO DEPOSITING VACUUM- PLASMA COATINGS

Results of experimental investigations on determination of contaminant composition and rate on the surface of non-metallic products are given in the paper. It is shown that the basic contaminants for glass are fat acids of human skin lipids. The paper gives recommendations on selection of a method for preliminary preparation of a surface prior to depositing vacuum-plasma coatings

DEVELOPMENT OF PROGRAM MODULE FOR CALCULATING SPEED OF TITANIC PLASMA SEDIMENTATION IN ENVIRONMENT OF TECHNOLOGICAL GAS

The program module has been developed on the basis of package of applied MATLAB programs which allows to calculate speed of coating sedimentation over the section of plasma stream taking into account magnetic field influence of a stabilizing coil, and also to correct the obtained value of sedimentation speed depending on the value of negative accelerating potential, arch current, technological gas pressure. The program resolves visualization of calculation results