Optical spectra, crystal-field parameters, and magnetic susceptibility of the new multiferroic NdFe3(BO3)4

We report high-resolution optical absorption spectra for NdFe3(BO3)4 trigonal single crystal which is known to exhibit a giant magnetoelectric effect below the temperature of magnetic ordering TN = 33 K. The analysis of the temperature-dependent polarized spectra reveals the energies and, in some cases, symmetries and exchange splittings of Nd3+ 84 Kramers doublets. We perform crystal-field calculations starting from the exchange-charge model, obtain a set of six real crystal-field parameters, and calculate wave functions and magnetic g-factors. In particular, the values g(perpendicular) = 2.385, g(parallel) = 1.376 were found for the Nd3+ ground-state doublet. We obtain Bloc=7.88 T and |JFN|= 0.48 K for the values of the local effective magnetic field at liquid helium temperatures at the Nd3+ site and the Nd - Fe exchange integral, respectively, using the experimentally measured Nd3+ ground-state splitting of 8.8 cm-1. To check reliability of our set of crystal field parameters we model the magnetic susceptibility data from literature. A dimer containing two nearest-neighbor iron ions in the spiral chain is considered to partly account for quasi-one-dimensional properties of iron borates, and then the mean-field approximation is used. The results of calculations with the exchange parameters for Fe3+ ions Jnn = -6.25 K (intra-chain interactions) and Jnnn = -1.92 K (inter-chain interactions) obtained from fitting agree well with the experimental data.Comment: 13 pages, 8 figures, 2 table

Atmospheric Pressure Plasma Generation System Based on Pulsed Volume Discharge for the Biological Decontamination of a Surface

The research introduces a system for pulsed volume discharges ignition at atmospheric pressure within gaps reaching 125 mm. The corona discharge is used for the volume discharge initiation. A damping oscillations pulse generator is used as a high-voltage power supply. The pulse repetition rate reaches 1 kHz, while the rate of damping high-frequency harmonic oscillations can reach megahertz units. The volume discharge electric and spectral characteristics were analyzed. The study revealed that O2+ emission spectrum dominates in the UV region. The potential of using pulsed volume discharge for cleaning biological surfaces was demonstrated in the research. The survival rate for E. coli under the influence of 15 seconds long pulsed volume discharge has decreased by 30 times

Immunological characteristics of patients with generalized aggressive periodontitis

There were 223 patients with acute stage of aggressive periodontitis included into the study of the cell and humoral parameters of the immunity. Results of this investigation credibly demonstrated defects both in cell and humoral immunity, as well as in the system of phagocytosis pathological recession was registrated.Было проведено исследование гуморальных и клеточных параметров иммунного статуса 223 пациентов в стадии обострения агрессивного пародонтита. Полученные данные подтверждают мультифакторность заболевания, демонстрируя нарушения как клеточного, так и гуморального звеньев иммунитета, а также значительно выраженные изменения в системе фагоцитарной защиты

Microbiocenosis of periodontal pockets of patients with generalized aggressive severe periodontitis according to real time PCR

The aim of the study was to investigate the presence of the five most aggressive periopathogens in patients with generalized aggressive severe periodontitis before treatment. A total of 86 systemic healthy people, from 11 to 35 years old, were included in the study. Real time PCR was used for detection of periopathogens. The quantity of Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythensis and Treponema denticola in patients with aggressive periodontitis was significantly higher than in patients with chronic periodontitis.Целью исследования было изучить содержание пяти наиболее патогенных микроорганизмов у пациентов с агрессивным генерализованным пародонтитом тяжелой степени до лечения. Всего в исследование было включено 86 соматически сохранных пациентов от 11 до 35 лет. Для детекции пародонтопатогенов использовали метод ПЦР в реальном времени. Частота выявления и количество Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythensis и Treponema denticola у больных агрессивным пародонтитом было статистически значимо выше, чем у пациентов с хроническим пародонтитом

Microbiological evaluation of the effectiveness of complex treatment of aggressive periodontitis with laser curettage of periodontal pockets

The aim of the study was to investigate the effectiveness of complex treatment including curettage using a diode laser in patients with generalized aggressive periodontitis. A total of 112 systemic healthy people, from 11 to 35 years old, were included in the study. The real-time Polymerase Chain Reaction (PCR) method was used for detection of periopathogens. The present study showed that the complex treatment may lead to a significant reduction of periopathogens over the 1 - year monitoring period. After the first stage of treatment identifying the most aggressive microorganisms P.g., T.f. and T.d. in an amount of more than 105 decreased from over 60 % to 32 %, 39 % and 34 % respectively. After 1 month of using diode laser incidence of these bacteria has decreased even more and reached 9 %, 19 % and 11 % respectively. Median content of anaerobic microorganisms decreased from more than 106 before treatment to 103 after 1 month of using a diode laser. The results were maintained over one year of observations with regular maintenance therapy.Целью работы было изучение эффективности комплексного лечения, включающего лазерный юоретаж, у больных с генерализованным агрессивным пародонтитом. В общей сложности 112 соматически здоровых людей в возрасте от 11 до 35 лет были включены в исследование. Метод полимеразной цепной реакции в реальном времени (ПЦР-РВ) использовали для обнаружения пародонтопатогенных бактерий. Настоящее исследование показало, что комплексное лечение приводит к существенному сокращению содержания основных пародонтопатогенов в течение 1 года наблюдения. После первого этапа лечения, идентификация наиболее агрессивных микроорганизмов P.g., T.f. и T.d. в количестве, превышающем 105, снизилась с более чем 60% до 32%, 39% и 34% соответственно. Через 1 месяц после использования диодного лазера частота встречаемости этих бактерий еще больше уменьшилась и составила 9 %, 19 % и 11% соответственно. Медианы содержания анаэробных микроорганизмов снижались с более чем 106 до лечения до 103 через 1 месяц после использования диодного лазера. Достигнутые результаты сохранялись в течение одного года наблюдений при регулярном проведении поддерживающей терапии

THE SYNTHESIS OF CERAMIC ZrO2-Y2O3 FIBERS BY THE METHOD OF IMPREGNATION OF NONWOVEN VISCOSE MATERIAL

The possibility of synthesis of ZrO2 - Y2O3 ceramic fibers by means of impregnation of viscose material with solutions of zirconyl nitrate with the addition of yttrium nitrate and subsequent high - temperature roasting was considered. It was shown, that the efficiency of the formation of oxide fibers was largely determined by the concentration of the impregnating solution

DEVELOPMENT OF THE METHOD OF DETERMINING THE STRENGTH OF CERAMIC FIBERS ZrO2-Y2O3

A technique for determining the strength of ceramic fibers synthesized by double impregnation of viscose string with a solution of zirconyl nitrate with the addition of yttrium nitrate was developed. The essence of the method consists in manufacturing a sample of a composite material in which the matrix is an epoxy adhesive, and the reinforcing material is a synthesized ceramic fiber, and then testing the specimen for stretching. During the tests, the force required to completely break the sample is determined, and the tensile strength of the fibers is calculated

SYNTHESIS OF CERAMIC FIBERS ZrO2-Y2O3 BY THE METHOD OF IMPREGNATION OF VISCOSE STRINGS

In this paper we consider a method for synthesizing ceramic ZrO2-Y2O3fibers by impregnating a viscose string with a solution of zirconyl nitrate with the addition of yttrium nitrate. For the purpose of hardening ceramic fibers the impregnation of the fibers was applied after their preliminary calcination at 400 0С. The method makes it possible to obtain fibers 5-20 mm in length, 300 μm in diameter. The tensile strength of the fibers in the tensile test is 212,8 MPa

Синтез толстослойных термостойких оксидных покрытий для защиты констуркционных сплавов

The technology of producing composite ceramic coating based on zirconium dioxide has been developed. The method includes applying a ceramic material to metal substrates with a specially prepared surface. The sample is dried, calcined and sintered at 1200°С in vacuum

Клеточные реакции на трехмерные матриксы из полимолочной кислоты и гидроксиапатита, полученные методом 3D-печати

The purpose of this study is to estimate Ex vivo physicochemical and biological features of three-dimensional (3D) biodegradable matrices “polylactic acid/calcium phosphates” (hereafter 3D composites) designed with the help of additive technologies (3D printing) as potential materials for bone tissue regeneration.Materials and methods. Experimental samples (disks 1,2–1,6 mm thick, and 11 mm or 8 mm in diameter) of composite biodegradable 3D matrices (hereafter 3D composites) have been produced from initial mixture of 95 mas% polylactic acid (PLA) and 5 mas% hydroxyapatite (HAP). Computer-aided design method, Blender software and fused filament fabrication (FFF; fiber diameter 1,75 mm) with 3D printing were used in sample production. 100 mas% PLA disks served as control. One of the sample surfaces was textured with 0,3–0,5 mm wide grooves. Physicochemical properties of 11 mm disks (geometry, mass, morphology, roughness, electrostatic voltage, surface wettability, and element composition) were studied. Biological trials included the evaluation of 24-hour cytotoxicity of 8 mm samples in culture of mononuclear leukocytes of a healthy volunteer or human Jurkat T cell leukemia-derived cell line (hereafter Jurkat T cells). Moreover, osteogenic potential of 11 mm disks was determined in 21-day culture of human adipose-derived multipotent mesenchymal stem cells (AMMSCs) be means of osteocalcin secretion and intercellular matrix mineralization visualized by alizarin red S staining.Results. The features of PLA-HAP 3D composites generated by 3D printing correspond to physicochemical parameters which are crucial for bone tissue recovery. In case of small amount of calcium and phosphorus they facilitated ex vivo mineralization of extracellular matrix formed in AMMSCs culture. The number of died (by necrosis, mainly) leukemic Jurkat T cells but not mononuclear leukocytes of a health volunteer increased to 9–10% in 24-hour in vitro contact with PLA-HAP 3D composites unlike PLA samples alone.Conclusion. Polar reaction of tumor and normal cells to PLA-HAP samples in case of increasing amount of calcium phosphates in 3D-composite may be valuable for the development of new materials used for osteosynthesis of fractures and endoprosthesis in patients with hematological malignancies.Цель исследования – оценить ex vivo физико-химические и биологические свойства трехмерных (3D) биодеградируемых матриксов «полимолочная кислота – фосфаты кальция», полученных с помощью аддитивных технологий (3D-печати), как потенциальных материалов для восстановления костной ткани.Материал и методы. Экспериментальные образцы (диски толщиной 1,2–1,6 мм и диаметром 8 или 11 мм) композитных биодеградируемых 3D-матриксов (далее – 3D-композиты) получены из исходной смеси 95 мас% полимолочной кислоты (PLA) и 5 мас% гидроксиапатита (НАР) методом компьютер- ного проектирования в программной среде Blender и последующего послойного наплавления нитей (диаметр 1,75 мм) при помощи 3D-принтера. В качестве контроля служили матриксы из 100 мас% PLA. Одна из поверхностей образцов была текстурирована бороздками шириной 0,3–0,5 мм. Изучали физико-химические свойства образцов диаметром 11 мм: геометрию, массу, морфологию, шероховатость, электростатический потенциал и смачиваемость поверхности, элементный состав. Биологические испытания включали изучение 24-часовой цитотоксичности образцов диаметром 8 мм на культуре мононуклеарных лейкоцитов здорового добровольца или лейкозных Т-лимфобластоподобных клеток человека линии Jurkat 5332 (далее Jurkat Т-клетки). В 21-суточной культуре мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) жировой ткани человека определяли остеогенный потенциал образцов диаметром 11 мм по секреции остеокальцина, минерализации межклеточного матрикса, визуализированной окраской ализарином.Основные результаты. Характеристики трехмерных биодеградируемых матриксов PLA-HAP, полученных методом 3D-печати, во многом соответствуют физико-химическим параметрам, критичным для восстановления костной ткани. При небольшом содержании кальция и фосфора (1–2 мас.%) они способствовали ex vivo минерализации межклеточного вещества, сформированного в культуре ММСК жировой ткани человека. При 24-часовом контакте in vitro с 3D-композитами PLA-HAP в отличие от PLA-образцов на 9–10% возрастало число погибших (преимущественно путем некроза) лейкозных Jurkat Т-клеток, но не мононуклеарных лейкоцитов здорового добровольца.Заключение. Полярная реакция здоровых и опухолевых клеток на образцы PLA-HAP в случае увеличения содержания фосфатов кальция в составе 3D-композита может иметь значение при разработке новых материалов для эндопротезирования и остеосинтеза переломов у больных, страдающих гемобластозами