Tunable all-optical switching in periodic structures with liquid-crystal defects

We suggest that tunable orientational nonlinearity of nematic liquid crystals can be employed for all-optical switching in periodic photonic structures with liquid-crystal defects. We consider a one-dimensional periodic structure of Si layers with a local defect created by infiltrating a liquid crystal into a pore, and demonstrate, by solving numerically a system of coupled nonlinear equations for the nematic director and the propagating electric field, that the light-induced Freedericksz transition can lead to a sharp switching and diode operation in the photonic devices.Comment: 10 pages, 3 figures, submitted to Optics Expres

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕМЕНТНОГО СКЛАДУ ГРУШІ ЗВИЧАЙНОЇ ЛИСТЯ СОРТУ НОЯБРСЬКА

Introduction. Mineral elements are enzyme cofactors, constituents of vitamins, hormones, all body cells and tissues, they are essential for its normal metabolism: homeostasis support, progress of biochemical, enzymatic, plastic, hormonal, regulatory and metabolic processes, being a necessary and vital part of human diet. Their deficiency, excess or imbalance in the body may cause certain diseases, syndromes, disorders or pathological states. The object of the study were pear leaves of Noiabrska cultivar, collected in Ivano-Frankivsk region in August 2018. Pears of this cultivar are widely cultivated on the territory of Ukraine in private households or farms, especially in Western and Transdniester regions. The aim of the study – research on the qualitative composition and quantitative content of mineral elements in pear leaves of Noiabrska cultivar. Research Methods. The element composition of pear leaves of Noiabrska cultivar was studied using atomic-absorption spectrometry at the department of analytical chemistry of the State Scientific Institution “Institute for Single Crystals” of National Academy of Sciences of Ukraine. Results and Discussion. The obtained results of experimental research carried out show the presence of 19 mineral elements in pear leaves of Noiabrska cultivar. K (2185 mg/100 g), Ca (1140 mg/100 g), Mg (380 mg/100 g), P (85 mg/100 g), Si (76 mg/100 g) and Al (62 mg/100 g) were accumulated in the highest amount in the plant material, while Cu (0.23 mg/100 g), Ni (0.11 mg/100 g) and Mo (0.047 mg/100 g) – in the lowest. The content of heavy metals was within the limits of permissible concentration. Conclusions. 19 mineral elements were identified in pear leaves of Noiabrska cultivar, and their content was determined by the means of atomic-absorption spectrometry. The received experimental data will be used in further work at predictive modeling of pharmacological activity of the plant material studied, medicinal agents on its basis, as well as at standardization and development of quality control methods for the plant material.Вступление. Минеральные элементы являются кофакторами ферментов, составными частями витаминов, гормонов, всех клеток и тканей организма, они необходимы для его нормальной жизнедеятельности: поддержания гомеостаза, протекания биохимических, ферментативных, пластических, гормональных, регуляторных и обменных процессов, являются обязательной и незаменимой частью рациона питания. Их дефицит, избыток или дисбаланс в организме может вызвать определенные заболевания, синдромы, нарушения или патологические состояния. Объектом исследования были груши обыкновенной листья сорта Ноябрьская, заготовленные в Ивано-Франковской области в августе 2018 г. Груша обыкновенная данного сорта широко культивируется на территории Украины в частных и фермерских хозяйствах, особенно в западных регионах и Приднестровье. Цель исследования – изучить качественный состав и количественное содержание минеральных элементов в груши обыкновенной листьях сорта Ноябрьская. Методы исследования. Элементный состав определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии на базе отдела аналитической химии ГНУ НТК “Институт монокристаллов” НАН Украины. Результаты и обсуждение. Полученные результаты проведенных экспериментальных исследований свидетельствуют о наличии в груши обыкновенной листьях сорта Ноябрьская 19 минеральных элементов. В наибольшем количестве в сырье накапливались K (2185 мг/100 г), Ca (1140 мг/100 г), Mg (380 мг/100 г), P (85 мг/100 г), Si (76 мг/100 г) и Al (62 мг/100 г), в наименьшем – Cu (0,23 мг/100 г), Ni (0,11 мг/100 г) и Mo (0,047 мг/100 г). Содержание тяжелых металлов находилось в пределах допустимых концентраций. Выводы. Методом атомно-абсорбционной спектрометрии в груши обыкновенной листьях сорта Ноябрьская идентифицировано и определено количественное содержание 19 минеральных элементов. Полученные экспериментальные данные будут использованы в дальнейшей работе при прогнозировании фармакологической активности исследуемого сырья, лекарственных средств на его основе, а также с целью стандартизации и разработки методов контроля качества сырья.Вступ. Мінеральні елементи є кофакторами ферментів, складовими частинами вітамінів, гормонів, усіх клітин і тканин організму, вони необхідні для його нормальної життєдіяльності: підтримки гомеостазу, перебігу біохімічних, ферментативних, пластичних, гормональних, регуляторних та обмінних процесів, є обов’язковою і незамінною частиною раціону харчування. Їх дефіцит, надлишок чи дисбаланс в організмі може спричинити певні захворювання, синдроми, порушення або патологічні стани. Об’єктом дослідження були груші звичайної листя сорту Ноябрська, заготовлені в Івано-Франківській області в серпні 2018 р. Груша звичайна даного сорту широко культивується на території України у приватних і фермерських господарствах, особливо в західних регіонах та Придністров’ї. Мета дослідження – вивчити якісний склад та кількісний вміст мінеральних елементів у груші звичайної листі сорту Ноябрська. Методи дослідження. Елементний склад груші звичайної листя сорту Ноябрська изначали методом атомно-абсорбційної спектрометрії на базі відділу аналітичної хімії ДНУ НТК “Інститут монокристалів” НАН України. Результати й обговорення. Одержані результати проведених експериментальних досліджень свідчать про наявність у груші звичайної листі сорту Ноябрська 19 мінеральних елементів. У найбільшій кількості в сировині накопичувалися K (2185 мг/100 г), Ca (1140 мг/100 г), Mg (380 мг/100 г), P (85 мг/100 г), Si (76 мг/100 г) і Al (62 мг/100 г), у найменшій – Cu (0,23 мг/100 г), Ni (0,11 мг/100 г) та Mo (0,047 мг/100 г). Вміст важких металів перебував у межах допустимих концентрацій. Висновки. Методом атомно-абсорбційної спектрометрії у груші звичайної листі сорту Ноябрська ідентифіковано та визначено кількісний вміст 19 мінеральних елементів. Одержані експериментальні дані буде використано в подальшій роботі при прогнозуванні фармакологічної активності досліджуваної сировини, лікарських засобів на її основі, а також з метою стандартизації та розробки методів контролю якості сировини

Time-to-infection by Plasmodium falciparum is largely determined by random factors

BACKGROUND: The identification of protective immune responses to P. falciparum infection is an important goal for the development of a vaccine for malaria. This requires the identification of susceptible and resistant individuals, so that their immune responses may be studied. Time-to-infection studies are one method for identifying putative susceptible individuals (infected early) versus resistant individuals (infected late). However, the timing of infection is dependent on random factors, such as whether the subject was bitten by an infected mosquito, as well as individual factors, such as their level of immunity. It is important to understand how much of the observed variation in infection is simply due to chance. METHODS: We analyse previously published data from a treatment-time-to-infection study of 201 individuals aged 0.5 to 78 years living in Western Kenya. We use a mathematical modelling approach to investigate the role of immunity versus random factors in determining time-to-infection in this cohort. We extend this analysis using a modelling approach to understand what factors might increase or decrease the utility of these studies for identifying susceptible and resistant individuals. RESULTS: We find that, under most circumstances, the observed distribution of time-to-infection is consistent with this simply being a random process. We find that age, method for detection of infection (PCR versus microscopy), and underlying force of infection are all factors in determining whether time-to-infection is a useful correlate of immunity. CONCLUSIONS: Many epidemiological studies of P. falciparum infection assume that the observed variation in infection outcomes, such as time-to-infection or presence or absence of infection, is determined by host resistance or susceptibility. However, under most circumstances, this distribution appears largely due to the random timing of infection, particularly in children. More direct measurements, such as parasite growth rate, may be more useful than time-to-infection in segregating patients based on their level of immunity

The Dynamics of Naturally Acquired Immunity to Plasmodium falciparum Infection

Severe malaria occurs predominantly in young children and immunity to clinical disease is associated with cumulative exposure in holoendemic settings. The relative contribution of immunity against various stages of the parasite life cycle that results in controlling infection and limiting disease is not well understood. Here we analyse the dynamics of Plasmodium falciparum malaria infection after treatment in a cohort of 197 healthy study participants of different ages in order to model naturally acquired immunity. We find that both delayed time-to-infection and reductions in asymptomatic parasitaemias in older age groups can be explained by immunity that reduces the growth of blood stage as opposed to liver stage parasites. We found that this mechanism would require at least two components - a rapidly acting strain-specific component, as well as a slowly acquired cross-reactive or general immunity to all strains. Analysis and modelling of malaria infection dynamics and naturally acquired immunity with age provides important insights into what mechanisms of immune control may be harnessed by malaria vaccine strategists

ДОСЛІДЖЕННЯ АМІНОКИСЛОТНОГО СКЛАДУ СИРОВИНИ МАТІОЛИ ДВОРОГОЇ (MATTHIOLA BICORNIS (SIBTH. & SM.) DC.) СОРТУ ЦАРИЦЯ НОЧІ

Introduction. Amino acids are a physiologically important group of compounds, involved in the synthesis and metabolism of many substances, able to maintain the normal functioning of organs and systems of the body. Amino acids and their derivatives have long been used effectively in medicine. Plants synthesize all the amino acids they need. The human body cannot synthesize all the amino acids it needs, some of which it gets from food. Therefore, the study of the amino acid composition of plants is relevant. The aim of the study – to learn the qualitative composition and determine the quantitative content of amino acids in the raw material of the Matthiola bicornis (Sibth. & Sm.) DC. Queen of the Night cultivar. Research Methods. The objects of the study were threshed grass, stems, roots and seeds of Matthiola bicornis (Sibth. & Sm.) DC. Queen of the Night cultivar. The amino acid composition of the studied types of raw materials was determined by ion-exchange liquid column chromatography on an automatic amino acid analyzer. Results and Discussion. In the raw material of Matthiola bicornis (Sibth. & Sm.) DC. Queen of the Night cultivar, taken for research, the presence of 18 amino acids was established: 7 essential, 3 semi-essential and 8 essential. The highest content of amino acids was observed in seeds and threshed grass, the lowest – in the roots. Proline dominated the number in the aboveground part of the plant. Glutamic acid accumulated the most in roots and seeds. Cystine in threshed grass and stems was found in the smallest amount, histidine – in the roots, and gamma-aminobutyric acid (GABA) – in the seeds. The amount of essential amino acids in the studied types of raw materials of Matthiola bicornis (Sibth. & Sm.) DC. Queen of the Night cultivar was almost 1/3 of the total amount of amino acids (31.28 %, 24.69 %, 28.63 % and 29.77 %, respectively). Among the essential amino acids in threshed grass, stems and roots, leucine and lysine predominated in content, and leucine and phenylalanine in seeds. Methionine and phenylalanine were present in the smallest amounts in the roots, and methionine and isoleucine in the threshed grass, stems and seeds. Conclusions. The obtained results will be used for standardization of raw materials and development of new drugs of plant origin based on the amino acid complex of Matthiola bicornis (Sibth. & Sm.) DC.Вступление. Аминокислоты – физиологически важная группа соединений, которая участвует в синтезе и метаболизме многих веществ, способна поддерживать нормальное функционирование органов и систем организма. Аминокислоты и их производные давно и эффективно применяют в медицине. Растения синтезируют все необходимые им аминокислоты. Организм человека не может синтезировать все аминокислоты, в которых нуждается, часть из них он получает с пищей. Поэтому актуальным является исследование аминокислотного состава растений. Цель исследования – изучить качественный состав и определить количественное содержание аминокислот в сырье маттиолы двурогой сорта Царица ночи. Методы исследования. Объектами исследования были обмолоченная трава, стебли, корни и семена маттиолы двурогой сорта Царица ночи. Аминокислотный состав исследуемых видов сырья определяли методом ионообменной жидкостно-колоночной хроматографии на автоматическом анализаторе аминокислот. Результаты и обсуждение. В сырье маттиолы двурогой сорта Царица ночи, взятом для исследования, установлено наличие 18 аминокислот: 7 незаменимых, 3 полузаменимых и 8 заменимых. Самое высокое содержание аминокислот наблюдали в семенах и обмолоченной траве, самое низкое – в корнях. По количеству в надземной части растения доминировал пролин. В корнях и семенах больше всего накапливалась глутаминовая кислота. Цистин в обмолоченной траве и стеблях был обнаружен в наименьшем количестве, гистидин – в корнях, а γ-аминомасляная кислота – в семенах. Сумма незаменимых аминокислот в исследуемых видах сырья маттиолы двурогой сорта Царица ночи составляла почти 1/3 от общей суммы аминокислот (31,28, 24,69, 28,63 и 29,77 % соответственно). Среди незаменимых аминокислот в обмолоченной траве, стеблях и корнях по содержанию преобладали лейцин и лизин, в семенах – лейцин и фенилаланин. В наименьшем количестве в корнях содержались метионин и фенилаланин, а в обмолоченной траве, стеблях и семенах – метионин и изолейцин. Вывод. Полученные результаты будут использованы для стандартизации сырья и разработки новых лекарственных препаратов растительного происхождения на основе комплекса аминокислот маттиолы двурогой.Вступ. Амінокислоти – фізіологічно важлива група сполук, що бере участь у синтезі й метаболізмі багатьох речовин, здатна підтримувати нормальне функціонування органів і систем організму. Амінокислоти та їх похідні давно й ефективно застосовують у медицині. Рослини синтезують усі необхідні їм амінокислоти. Організм людини не може синтезувати всі амінокислоти, яких потребує, частину з них він одержує з їжею. Тому актуальним є дослідження амінокислотного складу рослин. Мета дослідження – вивчити якісний склад та визначити кількісний вміст амінокислот у сировині матіоли дворогої сорту Цариця ночі. Методи дослідження. Об’єктами дослідження були обмолочена трава, стебла, корені та насіння матіоли дворогої сорту Цариця ночі. Амінокислотний склад досліджуваних видів сировини визначали методом іонообмінної рідинно-колонкової хроматографії на автоматичному аналізаторі амінокислот. Результати й обговорення. У сировині матіоли дворогої сорту Цариця ночі, взятої для дослідження, встановлено наявність 18 амінокислот: 7 незамінних, 3 напівзамінних та 8 замінних. Найвищий вміст амінокислот спостерігали в насінні та обмолоченій траві, найнижчий – у коренях. За кількістю в надземній частині рослини домінував пролін. У коренях та насінні найбільше накопичувалася глутамінова кислота. Цистин у обмолоченій траві й стеблах було виявлено в найменшій кількості, гістидин – у коренях, а γ-аміномасляну кислоту – в насінні. Сума незамінних амінокислот у досліджуваних видах сировини матіоли дворогої сорту Цариця ночі становила майже 1/3 від загальної суми амінокислот (31,28, 24,69, 28,63 та 29,77 % відповідно). Серед незамінних амінокислот у обмолоченій траві, стеблах та коренях за вмістом переважали лейцин і лізин, у насінні – лейцин та фенілаланін. У найменшій кількості в коренях містилися метіонін та фенілаланін, а в обмолоченій траві, стеблах і насінні – метіонін та ізолейцин. Висновок. Одержані результати буде використано для стандартизації сировини та розробки нових лікарських препаратів рослинного походження на основі комплексу амінокислот матіоли дворогої

Innate immunity induced by Plasmodium liver infection inhibits malaria reinfections

© 2015 American Society for Microbiology. The authors have paid a fee to allow immediate free access to this article.Following transmission through a mosquito bite to the mammalian host, Plasmodium parasites first invade and replicate inside hepatocytes before infecting erythrocytes and causing malaria. The mechanisms limiting Plasmodium reinfections in humans living in regions of malaria endemicity have mainly been explored by studying the resistance induced by the blood stage of infection. However, epidemiologic studies have suggested that in high-transmission areas, preerythrocytic stages also activate host resistance to reinfection. This, along with the recent discovery that liver infections trigger a specific and effective type I interferon (IFN) response, prompted us to hypothesize that this pre-erythrocyte-stage-induced resistance is linked to liver innate immunity. Here, we combined experimental approaches and mathematical modeling to recapitulate field studies and understand the molecular basis behind such resistance. We present a newly established mouse reinfection model and demonstrate that rodent malaria liver-stage infection inhibits reinfection. This protection relies on the activation of innate immunity and involves the type I IFN response and the antimicrobial cytokine gamma IFN (IFN-γ). Importantly, mathematical simulations indicate that the predictions based on our experimental murine reinfection model fit available epidemiological data. Overall, our study revealed that liver-stage-induced innate immunity may contribute to the preerythrocytic resistance observed in humans in regions of malaria hyperendemicity.This work was supported by Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT, Portugal) grants PTDC-SAU-MIC-117060-2010 (to Miguel Prudêncio) and EXCL/IMI-MIC/0056/2012 (to M.M.M.). P.L. was supported by Fondation pour la Recherche Médicale and FCT (fellowship SFRH/BPD/41547/2007). P.M. was supported by FCT (fellowship SFRH/BD/71098/2010). Miguel Prudêncio and M.P.D. are supported by an Australian Research Council Discovery Grant (DP120100064). M.P.D. is an NHMRC Senior Research Fellow.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Modeling the dynamics of Plasmodium vivax infection and hypnozoite reactivation in vivo

The dynamics of Plasmodium vivax infection is characterized by reactivation of hypnozoites at varying time intervals. The relative contribution of new P. vivax infection and reactivation of dormant liver stage hypnozoites to initiation of blood stage infection is unclear. In this study, we investigate the contribution of new inoculations of P. vivax sporozoites to primary infection versus reactivation of hypnozoites by modeling the dynamics of P. vivax infection in Thailand in patients receiving treatment for either blood stage infection alone (chloroquine), or the blood and liver stages of infection (chloroquine + primaquine). In addition, we also analysed rates of infection in a study in Papua New Guinea (PNG) where patients were treated with either artesunate, or artesunate + primaquine. Our results show that up to 96% of the P. vivax infection is due to hypnozoite reactivation in individuals living in endemic areas in Thailand. Similar analysis revealed the around 70% of infections in the PNG cohort were due to hypnozoite reactivation. We show how the age of the cohort, primaquine drug failure, and seasonality may affect estimates of the ratio of primary P. vivax infection to hypnozoite reactivation. Modeling of P. vivax primary infection and hypnozoite reactivation provides important insights into infection dynamics, and suggests that 90–96% of blood stage infections arise from hypnozoite reactivation. Major differences in infection kinetics between Thailand and PNG suggest the likelihood of drug failure in PNG

Predictors of virological failure in HIV-1-infected patients switching to dolutegravir maintenance monotherapy

Objectives The Dolutegravir Monotherapy for HIV (DOMONO; NCT02401828) study showed that maintenance monotherapy with dolutegravir (DTG) is associated with virological failure (VF) and leads to DTG resistance and as a result should not be used. However, data on clinical and virological factors associated with VF during DTG monotherapy are lacking. We identified factors associated with VF during DTG monotherapy. Methods A randomized trial was carried out in which patients on combination antiretroviral therapy (cART) with an HIV-1 RNA zenith CD4 T-cell nadir >= 200 cells/mu L, who had never experienced VF, switched to DTG monotherapy. Clinical and virological factors were compared between patients with and without VF, using univariate analyses. Results Eight of the 95 patients developed VF during DTG monotherapy. A total of 78 participants had reached week 48 when the study was discontinued. The median CD4 T-cell nadir was lower in patients with VF than in patients without VF [260 (interquartile range (IQR) 223-320) versus 380 (IQR 290-520) cells/mu L, respectively; P = 0.011]. Patients with VF had a longer time between HIV diagnosis and cART initiation than those without VF [median 49 (IQR 27-64) versus 15 (IQR 1-38) months, respectively; P = 0.015]. The median total peripheral blood mononuclear cell (PBMC) HIV DNA copy number was higher in patients with VF than in those without VF [417 (range 85-4151) versus 147 (range 16-4132) copies/10(6) PBMCs, respectively; P = 0.022]. Conclusions A lower CD4 nadir, a longer time between HIV diagnosis and cART initiation, and a higher HIV DNA copy number at the time of DTG monotherapy initiation were associated with VF. While there clearly is no future role for DTG monotherapy, ongoing and future studies on the efficacy of maintenance dual therapy (e.g. DTG lamivudine) may have to take these variables into account in their study design and analysis