Электронная микроскопия трабекулярного аппарата человека в норме и при глаукоме

Aqueous humor (AH) outflow resistance is one of the main causes of elevated intraocular pressure (IOP). The ultrastructural trabecular changes are evaluated by means of scanning electron microscopy (SEM) and transmission microscopy (TEM). The trabecular meshwork (TM) consists of the uveal trabecula, the corneoscleral trabecula and the juxtacanalicular tissue, which is attached to the endothelium of the Schlemm’s canal (SC). In primary open-angle glaucoma (POAG), the juxtacanalicular tissue disintegrates, and disorganization of collagen fibers occurs; a homogeneous electron dense material accumulates, which causes obstruction of the SC’s inner wall. It has been suggested that the extracellular matrix of the juxtacanalicular layer plays an important role in AH retention. In patients with pseudoexfoliation glaucoma (PEG), an irregular networklike pseudoexfoliation is formed between the TC fibers, and pigment granules accumulate in the trabecula. In closedangle glaucoma (CAG) the damage occurs in the uveal tract. Also, the role of cell-inflammatory response is significant. Currently, there is no data on what proportion of pathological material in TM can be attributed to electron microscopy artifacts, which appear under extreme conditions. Further research is needed.Сопротивление оттоку внутриглазной жидкости (ВГЖ) является одной из распространенных причин повышения внутриглазного давления (ВГД). Ультраструктурное изменение трабекулярного аппарата изучается при помощи сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и трансмиссионной микроскопии (ТЭМ). Трабекулярная сеть (ТС) состоит из увеальной трабекулы, корнеосклеральной трабекулы и юкстаканаликулярного слоя, прилежащего к эндотелию шлеммова канала (ШК). При первичной открытоугольной глаукоме (ПОУГ) происходит поражение юкстаканаликулярной ткани и дезорганизация коллагеновых волокон; накапливается гомогенный материал повышенной электронной плотности, который вызывает обструкцию пор внутренней стенки ШК. Выдвинуто предположение о существенной роли внеклеточного вещества юкстаканаликулярного слоя ТС в ретенции ВГЖ. При псевдоэксфолиативной глаукоме (ПЭС) между волокнами ТС формируется иррегулярный сетевидный псевдоэксфолиативный материал, накапливаются гранулы пигмента. При закрытоугольной глаукоме (ЗУГ) повреждение с элементами клеточновоспалительной реакции распространяется со стороны увеального тракта. Несмотря на большое количество данных о патологическом материале, присутствующем в ТС при глаукоме, остается неизвестным, какая доля этих находок может быть объяснена артефактами, возникающими под воздействием экстремальных условий на биологические образцы при электронной микроскопии, что требует дальнейших исследований в этой области

Влияние тафлупроста на суточные колебания офтальмотонуса при первичной открытоугольной глаукоме

Glaucoma therapy is directed towards intraocular pressure stabilization. Pathological diurnal fluctuations of intraocular pressure (IOP), as well as its average value during 24 hours, is a significant risk factor or primary open-angle glaucoma (POAG) progression. Currently, a whole range pharmacologi­cal drugs is used for IOP correction. They differ in hypoten­sive effect degree, which, in turn, can depend on the time of administration. Tafluprost, a prostaglandin analogue, has a significant hypotensive effect and can effectively decrease diurnal IOP fluctuations amplitude in patients with POAG.Терапия глаукомы направлена на стабилизацию офтальмотонуса. Патологические суточные колебания внутриглазного давления (ВГД), как и его среднее зна-чение в течение 24 часов, являются значимым факто-ром риска прогрессирования первичной открытоуголь-ной глаукомы. (ПОУГ). Для коррекции офтальмотонуса используется ряд фармакологических препаратов, кото-рые оказывают различное влияние на офтальмотонус, в том числе и в зависимости от времени их применения. Тафлупрост, относящийся к простагландинам, обла-дает значимым гипотензивным действием и способен эффективно уменьшать размах суточных колебаний у пациентов с ПОУГ

Influence of spark ignition in the determination of Markstein lengths using spherically expanding flames

Constant pressure outwardly propagating flame experiments in a spherical bomb are performed to examine the duration and radius over which spark ignition effects persist. This is motivated by the need to properly account for such effects in the measurement of laminar burning velocity and Markstein length using the spark ignited expanding flame technique. Ignition energy was varied and its effects on flame propagation in methane-air and isooctane-air mixtures were studied. The Markstein length of the mixture proved critical in the ignition energy dependency of flame propagation. For relatively high values, an underlying common variation of self-sustaining flame speed with radius can be identified by the rapid convergence of curves for different ignition energies. As the Markstein length decreases, low energy spark ignition is found to give rise to a distorted and wrinkled flame kernel. For such mixtures, due to the weak effect of stretch, the kernel subsequently develops into a non-spherically propagating flame. In these cases the spark ignition effect persists up to large radius. It is shown that using low ignition energy leads to a flame speed, during the development phase, which is higher than that of a self-sustaining spherical flame. It is further shown that if this effect is not accounted for, measurements of Markstein length using standard fitting techniques results in a large error. This problem is found to worsen as the Markstein length decreases, such that its apparent measured value becomes increasingly influenced by any distortions of the flame kernel produced by the spark

Взаимосвязь спектроскопических и структурных свойств j-агрегатов индоцианина зеленого

Indocyanine green (ICG), when in free form in a liquid, can form stable nanoparticle structures or colloidal solution, while changing its spectroscopic properties. In the work, the aggregation degree and the average size of nanoparticles depending on the concentration of a colloidal solution of indocyanine green (ICG NPs) in the form of J-aggregates were investigated by various methods based on light scattering. The size of nanoparticles is an important parameter from the point of view of clinical application, because the technique of intravenous administration of drugs, in order to avoid microvascular thrombosis and embolism, provides dosage forms with inclusions of individual molecules or their clusters, not exceeding 500 nm diameter. In turn, small nanoparticles less than 30 nm lead to prolonged circulation of the drug in the body with an increased possibility of permeation into cells of healthy tissue. In the course of studies, it was found that an increase in the concentration of ICG NPs in the solution leads to an increase in the average size of spontaneously formed J-aggregates, which, in turn, leads to a decrease in the absorption coefficient in the aggregates. Presumably, this phenomenon, i.e. the established nonlinear dependence of the J-aggregate absorption on its size, can be explained by the formation of absorption centers on the J-aggregate surface in the form of mobile surface molecules. The threshold range of ICG molecule concentration was determined, at which there is a transition from aggregation with an increase in size with a slow addition of ICG J-aggregate molecules in height to a rapid addition in width.Индоцианин зеленый (ICG), находясь в растворе, способен образовывать стабильные структуры наночастиц или коллоидный раствор, изменяя при этом свои спектроскопические свойства. В работе различными методами, основанными на светорассеянии, были исследованы степень агрегации и средний размер наночастиц в зависимости от концентрации коллоидного раствора наночастиц индоцианина зеленого (ICG NPs) в форме J-агрегатов. Размер наночастиц представляет собой важный параметр с точки зрения клинического применения, так как техника внутривенного введения препаратов, с целью избежания тромбозов микрососудов и эмболии, предусматривает лекарственные формы с включениями, в виде отдельных молекул или их кластеров, не превышающими в диаметре 500 нм. С другой стороны, наночастицы размером менее 30 нм длительно циркулируют в организме и могут проникать в клетки здоровой ткани. В ходе исследований, было установлено, что увеличение концентрации ICG NPs в растворе ведет к увеличению среднего размера спонтанно формируемых J-агрегатов, что в свою очередь ведет к уменьшению коэффициента поглощения в агрегатах. Предположительно, нелинейная зависимость поглощения J-агрегата от его размера, может быть объяснен формированием центров поглощения на поверхности J-агрегата в виде подвижных поверхностных молекул. Был определен пороговый диапазон концентрации молекул ICG, при котором происходит переход от агрегации с увеличением размера с медленным прибавлением молекул J-агрегата ICG в высоту, но с быстрым прибавлением в ширину

Сравнительный химический анализ внутриглазной жидкости и тканей дренажной зоны глаза при первичной открытоугольной глаукоме

PURPOSE: There are two primary aims of this study:1. To perform a comparative chemical analysis of aqueous humour (AH), scleral tissue, and trabecular meshwork in patients with primary open-angle glaucoma (POAG).2. To evaluate the tissue’s chemical composition at the different POAG stages and with in patients with pseudoexfoliation glaucoma (PEG).METHODS: The concentration of certain chemical elements — carbon (C), nitrogen (N), oxygen (O), aluminum (Al), calcium (Ca), chlorine (Cl), potassium (K), magnesium (Mg), sodium (Na), phosphorus (P), silicon (Si), sulfur (S) — was determined in the dried AH residue, trabecular meshwork and sclera biopsy samples obtained from patients with POAG (stage I and II), patients with pseudoexfoliation glaucoma (PEG), and patients with POAG without pseudoexfoliation material (PEM). Samples were analyzed using a scanning electron microscope (SEM) EVO LS 10 (“Zeiss”,Germany). The chemical composition study was performed with an energy-dispersive spectrometer (EDS) Oxford-XMAX-50 (“Oxford”,UK) in a low-vacuum mode (70 Pa) with an accelerating voltage of 21.5 kV.RESULTS: In the case of POAG (stage I and II) patients, there were significant differences in Cl distribution in dried AH residue and Si distribution in the trabecular meshwork. In the case of pseudoexfoliative glaucoma (PEG) and patients with POAG without PEM, there was a difference in the N distribution in dried AH residue, as well as Ca, Cl, and Na distribution in the trabecular meshwork. During scleral tissue comparative chemical analysis, no significant changes in studied elements’ concentration between patient groups were evident.CONCLUSION: Changes between stage II of POAG and stage III of POAG patient groups may indicate that there is an increase in the electrolyte and acid-base imbalance associated with the progression of the disease. Differences in chemical elements distribution in patients with PEG and in patients with POAG without PEM result from the molecular structure of PEM. The tissue’s water and salt balance and molecular chemical composition alterations provide the following insights for future research in finding the optimal treatment method for patients with all stages and types of glaucoma.ЦЕЛЬ. Провести сравнительный химический анализ внутриглазной жидкости (ВГЖ), склеры и трабекулы при первичной открытоугольной глаукоме (ПОУГ). Оценить химический состав тканей при различных стадиях ПОУГ, а также при псевдоэксфолиативной глаукоме (ПЭГ).МЕТОДЫ. Определено содержание ряда химических элементов: углерода (С), азота (N), кислорода (O), алюминия (Al), кальция (Са), хлора (Cl), калия (К), магния (Mg), натрия (Na), фосфора (P), кремния (Si), серы (S) в сухом веществе ВГЖ, биоптатах трабекулярной ткани и склеры у пациентов со II и III стадиями ПОУГ, а также у пациентов с ПЭГ и ПОУГ без псевдоэксфолиативного материала. Визуализация проводилась с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) ЕVO LS 10 («Zeiss», Германия), исследование химического состава осуществлялось на энергодисперсионном спектрометре (ЭДС) Oxford-X-MAX-50 («Oxford», Великобритания) в режиме низкого вакуума (70 Па) при ускоряющем напряжении 21,5 кВ.РЕЗУЛЬТАТЫ. Выявлены различия в распределении Сl в сухом веществе ВГЖ и Si в трабекуле у пациентов со II и III стадиями ПОУГ. При сравнительном анализе тканей пациентов с ПЭГ и ПОУГ без псевдоэксфолиативного материала (ПЭМ) показано различие в распределении N сухого вещества ВГЖ, а также Ca, Cl, Na трабекулы. При сравнительном анализе элементного состава склеры между указанными группами статистически значимых различий в распределении исследуемых элементов выявлено не было.ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Изменения, выявленные при сравнении II и III стадий ПОУГ, могут свидетельствовать о нарастании электролитного и кислотно-основного дисбаланса при прогрессировании заболевания. Отличия в распределении элементов между группами ПОУГ без ПЭМ и ПЭГ обусловлены молекулярным строением ПЭМ. Различия в водно-солевом и молекулярно-химическом составе тканей следует учитывать в дальнейших исследованиях, направленных на поиск оптимального медикаментозного метода лечения пациентов с разными стадиями и формами глаукомы

Practical Evaluation of Poisoning Attacks on Online Anomaly Detectors in Industrial Control Systems

Recently, neural networks (NNs) have been proposed for the detection of cyber attacks targeting industrial control systems (ICSs). Such detectors are often retrained, using data collected during system operation, to cope with the evolution of the monitored signals over time. However, by exploiting this mechanism, an attacker can fake the signals provided by corrupted sensors at training time and poison the learning process of the detector to allow cyber attacks to stay undetected at test time. Previous work explored the ability to generate adversarial samples that fool anomaly detection models in ICSs but without compromising their training process. With this research, we are the first to demonstrate such poisoning attacks on ICS cyber attack online detectors based on neural networks. We propose two distinct attack algorithms, namely, interpolation- and back-gradient-based poisoning, and demonstrate their effectiveness. The evaluation is conducted on diverse data sources: synthetic data, real-world ICS testbed data, and a simulation of the Tennessee Eastman process. This first practical evaluation of poisoning attacks using a simulation tool highlights the challenges of poisoning dynamically controlled systems. The generality of the proposed methods under different NN parameters and architectures is studied. Lastly, we propose and analyze some potential mitigation strategies