Frequency response in surface-potential driven electro-hydrodynamics

Using a Fourier approach we offer a general solution to calculations of slip velocity within the circuit description of the electro-hydrodynamics in a binary electrolyte confined by a plane surface with a modulated surface potential. We consider the case with a spatially constant intrinsic surface capacitance where the net flow rate is in general zero while harmonic rolls as well as time-averaged vortex-like components may exist depending on the spatial symmetry and extension of the surface potential. In general the system displays a resonance behavior at a frequency corresponding to the inverse RC time of the system. Different surface potentials share the common feature that the resonance frequency is inversely proportional to the characteristic length scale of the surface potential. For the asymptotic frequency dependence above resonance we find a 1/omega^2 power law for surface potentials with either an even or an odd symmetry. Below resonance we also find a power law omega^alpha with alpha being positive and dependent of the properties of the surface potential. Comparing a tanh potential and a sech potential we qualitatively find the same slip velocity, but for the below-resonance frequency response the two potentials display different power law asymptotics with alpha=1 and alpha~2, respectively.Comment: 4 pages including 1 figure. Accepted for PR

AC electrokinetic phenomena over semiconductive surfaces: effective electric boundary conditions and their applications

Electrokinetic boundary conditions are derived for AC electrokinetic (ACEK) phenomena over leaky dielectric (i.e., semiconducting) surfaces. Such boundary conditions correlate the electric potentials across the semiconductor-electrolyte interface (consisting of the electric double layer (EDL) inside the electrolyte solutions and the space charge layer (SCL) inside the semiconductors) under AC electric fields with arbitrary wave forms. The present electrokinetic boundary conditions allow for evaluation of induced zeta potential contributed by both bond charges (due to electric polarization) and free charges (due to electric conduction) from the leaky dielectric materials. Subsequently, we demonstrate the applications of these boundary conditions in analyzing the ACEK phenomena around a semiconducting cylinder. It is concluded that the flow circulations exist around the semiconducting cylinder and are shown to be stronger under an AC field with lower frequency and around a cylinder with higher conductivity.Comment: 29 pages, 4 figure

Plasma hydrodynamics in view of quasilinear effects

In this paper we have obtained expressions for the moments of the quasilinear integral of anisotropic plasma collisions. Resonant and adiabatic interactions of particles with an arbitrary wave mode are considered. Expressions for the moments describing the interactions of ion-cyclotron waves with ring current and magnetospheric helium ions have been derived as an example using obtained results.Peer Reviewedhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/31020/1/0000696.pd

Diffuse-Charge Dynamics in Electrochemical Systems

The response of a model micro-electrochemical system to a time-dependent applied voltage is analyzed. The article begins with a fresh historical review including electrochemistry, colloidal science, and microfluidics. The model problem consists of a symmetric binary electrolyte between parallel-plate, blocking electrodes which suddenly apply a voltage. Compact Stern layers on the electrodes are also taken into account. The Nernst-Planck-Poisson equations are first linearized and solved by Laplace transforms for small voltages, and numerical solutions are obtained for large voltages. The ``weakly nonlinear'' limit of thin double layers is then analyzed by matched asymptotic expansions in the small parameter $\epsilon = \lambda_D/L$, where $\lambda_D$ is the screening length and $L$ the electrode separation. At leading order, the system initially behaves like an RC circuit with a response time of $\lambda_D L / D$ (not $\lambda_D^2/D$), where $D$ is the ionic diffusivity, but nonlinearity violates this common picture and introduce multiple time scales. The charging process slows down, and neutral-salt adsorption by the diffuse part of the double layer couples to bulk diffusion at the time scale, $L^2/D$. In the ``strongly nonlinear'' regime (controlled by a dimensionless parameter resembling the Dukhin number), this effect produces bulk concentration gradients, and, at very large voltages, transient space charge. The article concludes with an overview of more general situations involving surface conduction, multi-component electrolytes, and Faradaic processes.Comment: 10 figs, 26 pages (double-column), 141 reference

Стереотаксическая лучевая терапия экстракраниальных метастазов почечно-клеточного рака в комбинации с ингибиторами тирозинкиназы и иммунотерапией: первые результаты клинического исследования ib фазы (VOLGA STUDY)

Background. Tyrosine kinase inhibitors (TKI) and checkpoint inhibitors (CI) have been established as effective treatment for mRCC, but only a minority of patients achieves complete response and additional strategies are necessary to improve the efficacy of these agents. We have designed a prospective phase 1b «Volga» study to determine the safety and efficacy of extracranial SBRT in patients with clear-cell mRCC.Methods. Patients were included if they had stable disease for at least 4 months on TKI or CI. SBRT was delivered to an organ with multiple comparable lesions, where one lesion was in the treatment target (target lesion) and the other lesion was intentionally left untreated (control lesion). Dose of radiation and number of fractions were determined based on target lesion localization and the proximity of organs at risk. Response in both target and control lesions was scored using RECIST 1.1 criteria at least 2 months after completion of SBRT. Primary endpoint was the rate of adverse events of SBRT and secondary endpoints included the rate of reduction in target lesion size and time to progression of the first (target) and the second (control) lesions.Results. 17 patients were enrolled since November 2016 (14 men and 3 women, median age — 54,5 years old, range 32 -72), 6 of them initially were diagnosed with metastatic RCC and the reminders developed distant metastases within 6 months — 5 years since radical nephrectomy. Twelve patients received TKI and 5 received nivolumab. SBRT was delivered to lungs (n=5), bones (n=4), lymph nodes (n=4), liver (n=1), primary RCC (n=1), and locally recurrent RCC (n=2). Equivalent Dose (EQD) with alpha/beta ratio of 2.6 was 114 Gy (range, 40-276 Gy). With a median follow-up of 8 months (range, 3 -18), cumulative rate of SBRT-related toxicity (grade 1) was 12 % (n=2), consisting of esophagitis (n=1) and skin erythema (n=1). No grade 2 or higher toxicity was detected. Radiographic response in the target lesion was seen in 13 patients (76 %), with complete response in 5 (29 %) patients and partial response in 8 (47 %) including abscopal effect in 1 patient. Control lesions remained stable in 16 patients. The difference between response in target and control lesions as judged by mean sizes of these lesions before and at 2 months after SBRT was statistically significant (p<0.01). Fraction size of equal to or greater than 10 Gy was associated with complete response in the target lesion (p<0.01).Conclusion. Extracranial SBRT in patients with mRCC treated with TKI or CI is well tolerated and could be effective. This approach will be studied in an expanded cohort of patients.Введение. С внедрением таргетной терапии появились первые результаты исследований о возможном повышении чувствительности клеток почечно-клеточного рака (ПКР) к облучению при предварительном воздействии таргетными препаратами. Также данные ретроспективных наблюдений и описанные клинические случаи свидетельствуют о возможном противоопухолевом эффекте лучевой терапии в комбинации с ингибиторами тирозинкиназы или чекпойнт-ингибиторами.Цель исследования. Оценить безопасность и предварительную эффективность стереотаксической лучевой терапии (SBRT) у пациентов с экстракраниальными метастазами почечно-клеточного рака, получающих стандартную таргетную терапию или иммунотерапию ингибиторами контрольных точек.Пациенты и методы. В проспективное клиническое исследование Ib фазы были включены 17 больных ПКР (14 мужчин и 3 женщины) в возрасте от 32 до 72 лет (средний возраст — 54,5±22,5 лет), которые получали лечение ингибиторами тирозинкиназы (n=12) или иммунотерапию ниволумабом (n=5). Исходное обследование включало компьютерную томографию (КТ) с контрастированием, при котором выбирались 2 измеряемых метастатических очага (исследуемый и контрольный), стабильных на протяжении не менее 4 месяцев, расположенных в одном и том же органе. SBRT проводилась на исследуемые очаги, расположенные в следующих органах: легкие (n=5), кости (n=4), лимфоузлы (n=4), печень (n=1); одному пациенту производилось облучение первичной опухоли почки, а у двоих больных облучались рецидивные очаги в ложе удаленного органа. Эквивалентная доза (EQD) при α / β = 2,6 для ПКР составила в среднем 114 Гр (40-276 Гр). Контрольные очаги оставались под наблюдением. Контрольное обследование (КТ с контрастированием и последующей оценкой размеров контрольного и исследуемого очагов в 3 измерениях) производилось не ранее чем через 2 месяца с момента окончания SBRT. Также выполнялась стандартная для лекарственной терапии оценка состояния других метастатических очагов по критериям RECIST 1.1.Результаты. Средний период наблюдения составил 8 месяцев (от 3 до 18 месяцев). Из осложнений отмечены эзофагит 1 степени и кожная эритема. По данным контрольной КТ у 13 пациентов (76%) был зарегистрирован объективный ответ в облучаемых очагах: у 5 (29%) зафиксирована полная регрессия, а у 8 (47%) — частичный ответ, включая развитие абскопального эффекта у 1 больного. Размеры контрольных очагов оставались стабильными у большинства пациентов (16), хотя у одного больного в дальнейшем отмечен рост контрольного очага при частичном регрессе облученного метастаза. Различия в объективных ответах со стороны облученных и контрольных очагов, оцененным по среднему суммарному размеру до лечения и спустя минимум 2 месяца после SBRT, были статистически достоверны (p<0,01), при этом наилучшие результаты (полный ответ) были получены при облучении в дозе не менее 10 Гр за фракцию (p<0,01).Выводы. SBRT при хорошей переносимости на фоне лечения таргетными препаратами или иммунотерапии позволяет эффективно воздействовать на экстракраниальные метастатические очаги почечно-клеточной карциномы, приводя к развитию как частичной, так и полной регрессии облученной опухоли у большинства пациентов

АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ЖИЗНИ БОЛЬНЫХ НЕОПЕРАБЕЛЬНЫМ РАКОМ ЛЕГКОГО, ПОЛУЧАЮЩИХ ЛУЧЕВУЮ И ФОТОДИНАМИЧЕСКУЮ ТЕРАПИЮ

Aim: to analyze the quality of life of patients with locally advanced inoperable lung cancer during radiation and photodynamic therapy. material and methods. the study included 59 patients with stage II–III lung cancer. the first group (Rt) included 28 patients, who received radical radiation therapy. they completed questionnaires before starting radiotherapy and 2–3 days before the completion of radiotherapy. the second group (PDt + Rt) included 31 patients, who underwent endoscopic photodynamic therapy followed by radical radiation therapy. they were interviewed three times: before PDt, 10 days after PDt (before radiation therapy), and 2–3 days before the completion of radiation therapy. two types of questionnaires were used: patient lung cancer symptom scale (Lcss) and EuroQol questionnaire (EQ-5D-5L). Results. the student’s t test and Mann-Whitney u test showed no statistically significant differences in symptoms (except for the symptom «blood in the sputum») between two groups. Both treatment options demonstrated improvement in most items assessing symptoms. In the Rt group, no statistically significant improvements in the item assessing pain were found. In the PDt + Rt group, no significant improvements in the item assessing cough were observed. a comparison of the data of the intermediate (after PDt) and the final questionnaire allowed us to establish that the items «appetite», «fatigue», «pain» and «the impact of the disease on life» improved only after the completion of full-course therapy. the improvement in the item assessing cough was observed after PDt; however, the treatment outcomes showed a return (worsening) of the symptom to the level, which was before treatment. the comparison of the data of the intermediate (after PDt) and the final questionnaire showed the improvement of the items, such as «mobility», «self-care», «daily activities» and «anxiety/depression» after PDt; however, the treatment outcomes indicated a return (worsening) of the symptom to the level, which was observed before treatment. Conclusion. Both types of questionnaires provided important information about the patient’s condition. Lcss questionnaires seem to be preferable in terms of the possibility of using parametric criteria and, as a consequence, obtaining quantitative data on changes in the health of patients. the analysis did not allow us to make a conclusion about the difference in the final efficacy Rt and PDt + Rt in terms of subjective assessment of the health status by the patients themselves. the use of questionnaires in the PDt + Rt group showed that after PDt (before starting Rt) patients had positive changes in their health, which were observed in the Rt group after the completion of full-course therapy.Цель исследования – проанализировать качество жизни больных местнораспространенным неоперабельным раком легкого в процессе проведения лучевой и фотодинамической терапии. Материал и методы. В исследование включены 59 больных раком легкого II–III стадии. В первую группу (ЛТ) вошли 28 больных, получивших радикальный курс лучевой терапии, заполнявших опросники до начала облучения и за 2–3 сут до его завершения. Во вторую группу (ФДТ + ЛТ) – 31 больной, которым проводилась эндоскопическая фотодинамическая терапия с последующим радикальным курсом лучевой терапии. Они проходили анкетирование трижды: 1 – до ФДТ, 2 – через 10 дней после ФДТ (до лучевой терапии), 3 – за 2–3 сут до завершения лучевой терапии. Использовали 2 вида опросников: пациентская шкала симптомов рака легкого (Lcss) и опросник EuroQol (EQ-5D-5L). Результаты. Прямое сравнение групп между собой (кроме симптома «кровь в мокроте») по критерию Стьюдента и u-критерию Манна–Уитни не показало наличия статистически значимых различий. При обоих методах лечения достигнуто улучшение по большинству показателей. В группе ЛТ не было обнаружено статистически достоверных улучшений по показателю «боль», а в группе ФДТ + ЛТ – по показателю «кашель». Сравнение данных промежуточного (после ФДТ) и итогового анкетирования позволило установить, что показатели «аппетит», «усталость», «боль» и «влияние болезни на жизнь» улучшились только после окончания всего курса лечения. В отличие от них показатель «кашель» улучшился уже после ФДТ, а по итогам лечения наблюдалось возвращение (ухудшение) симптома на уровень до лечения.Сравнение данных промежуточного (после ФДТ) и итогового анкетирования выявило, что показатели «подвижность», «уход за собой», «повседневная деятельность» и «тревога/депрессия» улучшились после ФДТ, а по итогам лечения наблюдалось возвращение (ухудшение) этих показателей на уровень до лечения. Заключение. Оба вида анкетирования предоставляют важную информацию о состоянии пациентов. Анкеты Lcss выглядят предпочтительными с точки зрения возможности применения параметрических критериев и получения количественных данных об изменении самочувствия пациентов. Проведенный анализ пока не позволяет сделать заключение о различии в итоговой эффективностиЛТ и ФДТ + ЛТ с точки зрения субъективной оценки состояния здоровья самими пациентами. В то же время применение анкетирования на разных этапах лечения в случае группы ФДТ + ЛТ показывает, что уже после окончания ФДТ (до начала ЛТ) наблюдаются положительные изменения самочувствия пациентов, характерные для группы ЛТ после окончания всего курса терапии