Nanoporous Structure of Bone Matrix at Osteoporosis from Data of Atomic Force Microscopy and IR Spectroscopy

It was found that in an osteoporotic bone the fraction of nanosized pores decreases, the mineral phase amorphizes, hydrated shells around mineralized particles of the bone matrix thicken, and adhesion forces increase. This contributes to the formation of water clusters similar to bulk water clusters compared to the healthy bone tissue and leads to the accumulation of more viscous liquid with increased intermolecular interaction forces in the pores of the bone matrix. Given this, the rates of chemical reactions proceeding in the water phase of ultrathin channels of general parts of collagen fibrils decrease. Ultimately, nanopores of collagen-apatite interfaces lose, to a certain extent, the capability of catalyzing the hydroxyapatite crystallization

Unusual spin effect in alkali vapor induced by two orthogonal multiple harmonics of magnetic field

In this paper, we describe the unusual low-frequency magnetic resonances in alkali vapor with oriented atomic spins regarding the framework of density matrix formalism. The feature of the resonance is the absence of a constant component in the external magnetic field. To explain steep increase of the spin orientation at certain frequencies, we define special closed atomic spin trajectories governed by periodic magnetic perturbation. Any closed trajectory is characterized by the frequency of spin motion. The resonance effect was numerically verified in the paper. For instance, these trajectories can be observed in an alkali vapor via optical excitation. Surprisingly, the width of the resonance line is found to be narrower, as one may expect

Universal BCT monitor for INR proton Linac pulse beam

The INR Proton Linac accelerated beam is now in the range of 10…12 mA pulse current, 0.3…200 µs pulse duration and 1…50 Hz repetition rate. The various beam pulse durations are important for nuclear experiments and medical applications. To provide both short and long beam pulse measurements special current monitor is developed. New Universal Beam Current Transformer (UBCT) monitor and electronics are described. The results of beam pulse measurements are presented.В настоящее время на линейном ускорителе ИЯИ РАН ускоряются импульсы протонов с амплитудой 10…12 мА, длительностью 0.3…200 мкс и частотой посылок от 1 до 50 Гц для проведения различных физических экспериментов. Для измерения параметров как коротких, так и длинных импульсов разработан и установлен на ускорителе специальный индукционный датчик тока пучка. В работе приводится описание этого датчика и его электроники. Представлены результаты измерений импульсного тока протонов.У цей час на лінійному прискорювачі ІЯІ РАН прискорюються імпульси протонів з амплітудою 10...12 мА, тривалістю 0.3...200 мкс і частотою посилок від 1 до 50 Гц для проведення різних фізичних експериментів. Для виміру параметрів як коротких, так і довгих імпульсів розроблений й установлений на прискорювачі спеціальний індукційний датчик струму пучка. У роботі приводиться опис цього датчика і його електроніки. Представлено результати вимірів імпульсного струму протоні

Measurements of light background at large depth in the ocean

The mean intensity of Cerenkov emission from the products of K(40) decay and bioluminescence was measured at depths to 5 km. The intensity of ocean light background is found to depend upon depth and at the 5 km level is equal on averaged to 300 + or - 60 quanta/sq cms into spatial angle of 2 pi sterradian in transparency window. The amplitudes, duration and number of BL flashes were measured at various depths. The intensive flashes due to BL are shown to be observed rather seldom at depths over 4 km

Multi-channel electronics for secondary emission grid profile monitor of TTF linac

According to theTTF beam experimental program, a measurement of the time dependence of the energy spread within the bunch train should be done by means of a standard device for profile measurements, that is Secondary Emission Grid (SEMG). SEMG on the high-energy TTF beam is placed in the focal plane of the magnet spectrometer. It should measure the total energy spread in the range from 0.1% up to a few percents for any single or any group of electron bunches in the bunch train of TTF Linac. SEMG Profile measurements with new high sensitive electronics are described. Beam results of SEMG Monitor test are given for two modifications of an electronic preamplifier.Відповідно до експериментальної програми тестового лінійного прискорювача TTF вимір часової залежності енергетичного розкиду прискорених електронів уздовж макроімпульсу буде зроблено за допомогою стандартного приладу для виміру профілю пучка – багатодротової повторно-емісійної камери (ВЕММ). ВЕММ на пучку високої енергії прискорювача TTF розташований у фокальній площині магнітного спектрометра і буде вимірювати енергетичний розкид прискорених електронів у діапазоні від 0,1% до декількох відсотків. У роботі викладаються виміри профілю пучка повторно-емісійної багатодротовой камерою з новою високочутливою електронікою. Результати іспитів ВЕММ на пучку прискорювача TTF і їхнє обговорення дано для двох модифікацій електронних передпідсилювачів.В соответствии с экспериментальной программой тестового линейного ускорителя TTF измерение временной зависимости энергетического разброса ускоренных электронов вдоль макроимпульса должно производиться с помощью стандартного прибора для измерения профиля пучка – многопроволочной вторичноэмиссионной камеры (ВЭММ). ВЭММ на пучке высокой энергии ускорителя TTF расположен в фокальной плоскости магнитного спектрометра и должен измерять энергетический разброс ускоренных электронов в диапазоне от 0,1% до нескольких процентов. В работе излагаются измерения профиля пучка вторично-эмиссионной многопроволочной камерой с новой высокочувствительной электроникой. Результаты испытаний ВЭММ на пучке ускорителя TTF и их обсуждение приводятся для двух модификаций электронных предусилителей

Ультраструктура печени при действии малых доз фтора

In experiment on laboratory rats Wistars by a method of appearing through electronic microscopy of a liver it is established, that at action of small doses of fluorine (0,5 mg/kg of a fluorine-ions within 1 month) hepatocitys are exposed destructions by damp lyses, and endoteliocitys — apoptosis. A special kind destructions is migration mytochondris in kernels hepatocitys with the subsequent formation megaautohpagosomes and them lyses. In basalition to a membrane develops fibrosis and appear pathological message between space Disse and a gleam of sinusoidal capillaries. The conclusion that small doses of fluorine close to used at osteoporosis correction, cause destructive changes in a liver that does necessary to carry out the actions directed on inactivation of fluorine becomes.В эксперименте на лабораторных крысах линии Вистар методом просвечивающей электронной микроскопии печени установлено, что при действии малых доз фтора (0,5 мг фтор-ионов на 1 кг массы тела в течение 1 мес) гепатоциты подвергаются деструкции путем влажного лизиса, а эндотелиоциты — апоптозу. Особым видом деструкции является миграция митохондрий в ядра гепатоцитов с последующим образованием мегааутофагосом и их лизисом. В базальной мембране развивается фиброз и формируются патологические соустья между пространством Диссе и просветом синусоидальных капилляров. Делается вывод о том, что малые дозы фтора, близкие к используемым при коррекции остеопороза, вызывают деструктивные изменения в печени, что делает необходимым проводить мероприятия, направленные на инактивацию фтора

СТРОЕНИЕ АНАЛЬНОГО КАНАЛА И АНАЛЬНЫХ СФИНКТЕРОВ СОБАК В НОРМЕ И ПОСЛЕ ПРОКТЭКТОМИИ С НИЗВЕДЕНИЕМ ОБОДОЧНОЙ КИШКИ

With gistostereometry study the structure of the anal canal and anal sphincter dogs in norm and after proctectomy with bringing down the colon, forming neoanus and neosphinkter. The artificial sphincter is the inevitable process of smooth muscle atrophy can save at least half the volume of smooth muscle, similar to the number in the internal sphincter needed to restore function after holding involuntary proctectomy. Neoanus of mucous and submucosal colon relegated acquired typical smooth relief with the advent of the vertical pleats on the type of anal columns of Morgagni and with the perianal skin was closely associated with the subcutaneous portion of the external sphincter smooth muscle and an artificial sphincter. Thus, the experimental model of the internal sphincter and neoanus created by bringing down the mucous and the formation of smooth cuffs, very similar in quantitative and qualitative terms, the structure of the anal canal and anal sphincter dogs and can be used in clinical practice.С помощью гистостереометрии изучено строение анального канала и анальных сфинктеров собак в норме и после проктэктомии с низведением ободочной кишки, формированием неоануса и неосфинктера. Искусственный сфинктер при неизбежных процессах атрофии гладкой мускулатуры позволяет сохранить не менее половины объема гладкой мускулатуры, аналогичной количеству во внутреннем сфинктере, необходимой для восстановления функции непроизвольного держания после проктэктомии. Неоанус из слизисто-подслизистого слоя низведенной ободочной кишки приобретал типичный сглаженный рельеф с появлением вертикальных складок по типу анальных морганьевых колонн и вместе с перианальной кожей был тесно связанным с подкожной порцией наружного сфинктера и искусственным гладкомышечным сфинктером. Таким образом, экспериментальная модель внутреннего сфинктера и неоануса, созданная путем низведения слизистой и формирования гладкомышечной манжеты, очень напоминает в количественном и качественном выражении строение анального канала и анальных сфинктеров собак и может использоваться в клинической практике

Структура и физико-химические свойства фибриллярных коллагеновых тканей, модифицированных диоксидом кремния и гиалуроновой кислотой

The connective tissue sheaths of paravertebral tendons (peritenons) of white laboratory rats treated with silicon dioxide and hyaluronic acid were studied. It was found that peritenones are natural composites with orthogonal anisotropy with a developed system of interstitial porous membranes that regulate tissue hydrodynamic flows. The extracellular matrix of peritenons contains carbonate-hydroxyapatite and calcium hydroxide in the amorphized state. Silicon dioxide and hyaluronate form hydrophobic silicate and hyaluronate coatings of collagen fibrils (encapsulation), strengthen bonds in Amides I, II, III, reduce the intensity of the bands of bound hydroxyl and stretching vibration bands of phosphate groups, which indicates the replacement of OH groups with carbonate ions and the suppression synthesis of hydroxyapatite. A key mechanism for reducing the intensity of apatitogenesis is the encapsulation of collagen fibrils, accompanied by screening the centers of epitaxial interactions that are structured during heterogeneous nucleation of calcium phosphates. In SBF biomimetic fluid, the deforming effect of modifying agents is leveled, but hydration and decomposition of fibrillar collagen increase. Moreover, against the background of excess supply of exogenous phosphates and carbonates from SBF, apatitogenesis in peritenons is carried out mainly by the mechanism of homogeneous nucleation.Изучены соединительнотканные оболочки паравертебральных сухожилий (перитеноны) белых лабораторных крыс, обработанные диоксидом кремния и гиалуроновой кислотой. Установлено, что перитеноны представляют собой каркасные с ортогональной анизотропией природные композиты с развитой системой интерстициальных пористых мембран, которые регулируют тканевые гидродинамические потоки. Во внеклеточном матриксе перитенонов присутствуют карбонат-гидроксиапатит и гидроксид кальция в аморфизированном состоянии. Диоксид кремния и гиалуронат формируют гидрофобные силикатные и гиалуронатные покрытия коллагеновых фибрилл (инкапсуляция), упрочняют связи в Амидах I, II, III, снижают интенсивность полос связанных гидроксильных и полос валентных колебаний фосфатных групп, что свидетельствует о замещении карбонат-ионами OH-групп и подавлении синтеза гидроксиапатита. Ключевым механизмом снижения интенсивности апатитогенеза является инкапсуляция коллагеновых фибрилл, сопровождающаяся экранированием центров эпитаксиальных взаимодействий, структурирующихся в ходе гетерогенной нуклеации кальцийфосфатов. В биомиметической жидкости SBF деформирующее действие модифицирующих агентов нивелируется, но усиливается гидратированность и возрастает скорость распада фибриллярного коллагена. При этом на фоне избыточного поступления экзогенных фосфатов и карбонатов из SBF апатитогенез в перитенонах осуществляется, преимущественно, по механизму гомогенной нуклеации

Структурные и физико-химические преобразования перикардиальных имплантатов, модифицированных эпоксидной смолой

Bovine pericardium samples modified with ethylene glycol diglycidyl ether, designed for surgical correction of congenital heart defects and large blood vessels, were studied by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, IR spectroscopy, and differential thermal analysis. It was found that the initial samples of pericardium, before implantation, contain sites of disorganization of the collagen matrix, fragile fracture of collagen fibrils and destruction of the interstitial membranes promoting the penetration of immunocytes into the deep layers of the pericardium. Ossifying calcification with amorphized hydroxyapatite deposition and bone tissue formation as well as multiple erosions and hypertrophic proliferation in the endothelial membrane were detected in the implantation pericardium samples.Методами сканирующей электронной микроскопии, рентгенофазового анализа, ИК-спектроскопии, дифференциально-термического анализа изучены образцы бычьих перикардов, модифицированные диглицедиловым эфиром этиленгликоля, предназначенные для хирургической коррекции врожденных пороков сердца и крупных кровеносных сосудов. В исходных образцах перикардов до имплантации обнаружены дезорганизация коллагеновой матрицы, хрупкий перелом коллагеновых фибрилл и разрушение структуры интерстициальных мембран, способствующих проникновению иммуноцитов в глубокие слои перикарда. В имплантированных образцах перикардов выявлены оссифицирующий кальциноз с отложением аморфизированного гидроксиапатита и формированием костной ткани, а также множественные эрозии и гипертрофические разрастания в эндотелиальной мембране