Fluctuations and oscillations in a simple epidemic model

We show that the simplest stochastic epidemiological models with spatial correlations exhibit two types of oscillatory behaviour in the endemic phase. In a large parameter range, the oscillations are due to resonant amplification of stochastic fluctuations, a general mechanism first reported for predator-prey dynamics. In a narrow range of parameters that includes many infectious diseases which confer long lasting immunity the oscillations persist for infinite populations. This effect is apparent in simulations of the stochastic process in systems of variable size, and can be understood from the phase diagram of the deterministic pair approximation equations. The two mechanisms combined play a central role in explaining the ubiquity of oscillatory behaviour in real data and in simulation results of epidemic and other related models.Comment: acknowledgments added; a typo in the discussion that follows Eq. (3) is corrected

Deviant behavior of youth in the context of psychology and pedagogy

The article notes that Analysis of psychological and pedagogical literature allowed us to identify the following factors influencing formation and development of various deviant behavior forms: socio-economic, sociocultural, biological, psychological, pedagogical, subcultural. Most researchers consider the violation of social norms and norms of behavior as the main criterion for deviations and consider this phenomenon in term of “adaptation (socialization) - disadaptation (de-socialization)

Deviant behavior of youth in the context of psychology and pedagogy

The article notes that Analysis of psychological and pedagogical literature allowed us to identify the following factors influencing formation and development of various deviant behavior forms: socio-economic, sociocultural, biological, psychological, pedagogical, subcultural. Most researchers consider the violation of social norms and norms of behavior as the main criterion for deviations and consider this phenomenon in term of “adaptation (socialization) - disadaptation (de-socialization)

Effect of Interatomic Potential on Simulation of Fracture Behavior of Cu/Graphene Composite: A Molecular Dynamics Study

Interatomic interaction potentials are compared using a molecular dynamics modeling method to choose the simplest, but most effective, model to describe the interaction of copper nanoparticles and graphene flakes. Three potentials are considered: (1) the bond-order potential; (2) a hybrid embedded-atom-method and Morse potential; and (3) the Morse potential. The interaction is investigated for crumpled graphene filled with copper nanoparticles to determine the possibility of obtaining a composite and the mechanical properties of this material. It is observed that not all potentials can be applied to describe the graphene–copper interaction in such a system. The bond-order potential potential takes into account various characteristics of the bond (for example, the angle of rotation and bond lengths); its application increases the simulation time and results in a strong interconnection between a metal nanoparticle and a graphene flake. The hybrid embedded-atom-method/Morse potential and the Morse potential show different results and lower bonding between graphene and copper. All the potentials enable a composite structure to be obtained; however, the resulting mechanical properties, such as strength, are different

БІОСУМІСНІ КОМПОЗИЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ З ЛІЗОЦИМОМ НА ОСНОВІ ПОЛІУРЕТАНСЕЧОВИН З ФРАГМЕНТАМИ КОПОЛІМЕРУ N-ВІНІЛПІРОЛІДОНУ, ВІНІЛАЦЕТУ ТА ВІНІЛОВОГО СПИРТА

A series of PUS containing a N-vinylpyrrolidone-vinyl alcohol copolymer (VP-VA) copolymer with different percentages of 4,4’-diaminodiphenylmethane (DADF) to VP-VA (30:70; 50:50; 70:30) was synthesized. On the basis of synthesized PUS, a number of composite materials containing lysozyme (the content of the medicinal substance is 1 wt%) was obtained.According to IR spectroscopic studies, immobilization of lysozyme occurs due to intermolecular hydrogen bonds (physical immobilization).Variation of the content of copolymer VP-VA in the structure of the received РUS causes changes of physical-mechanical properties. It was established that with decrease in the amount of VP-VS copolymer in the structure of PUS there is an increase in strength and relative elongation at breakIt was established that samples of PUS with fragments of VP-VS in their structure, filled with lysozyme, synthesized by the percentage ratio of DADF to copolymer VP-VS 70:30 have the best physical and mechanical properties in a series (σ = 11,5 MPa, ε = 76%). The introduction of the resulting polymer materials lysozyme leads to increased strength at break from 43% to 97%.The thermophysical properties of PUS depend on the presence of lysozyme in their composition.When introducing into the structure PUS of the enzyme , an increase in the glass transition temperature and a decrease in the heat capacity jump due to the decrease in the segmental mobility of the macromolecules. It is established that the studied systems are single-phase.The method of culture of tissues was founding that all composite materials are biocompatible and non-toxic. For experimental samples with lysozyme, more active growth of fibroblast cells was observed.Синтезовано ряд ПУС, що містять у своїй структурі кополімер N-вінілпіролідон з вініловим спиртом (ВП-ВС) за різного відсоткового співвідношення 4,4’-діамінодифенілметану (ДАДФ) до ВП-ВС (30:70; 50:50; 70:30) та отримано ряд композиційних матеріалів з лізоцимом (вміст лікарської речовини 1 мас. %). За даними ІЧ-спектроскопічних досліджень іммобілізація лізоциму відбувається за рахунок міжмолекулярних водневих зв’язків (фізична іммобілізація). Встановлено, що зразки ПУС наповнені лізоцимом, синтезовані за відсоткового співвідношення ДАДФ до кополімеру ВП-ВС 70:30 мають кращі фізико-механічні властивості (σ = 11,5 МПа, ε = 76 %). Введення до складу ПУС лізоциму приводить до підвищення міцності при розриві від 43% до 97%. Для композицій з лізоцимом спостерігається збільшення температури склування і зниження стрибка теплоємності, що зумовлено зниженням сегментальної рухливості макромолекул. Встановлено, що досліджувані системи є однофазними. Методом культури тканин встановлено, що всі композиційні матеріали є біосумісними та не токсичними

ДОСЛІДЖЕННЯ МНОЖИНИ ПЛАНІВ БАГАТОФАКТОРНИХ ЕКСПЕРИМЕНТІВ З МІНІМАЛЬНИМ ЧИСЛОМ ПЕРЕХОДІВ РІВНІВ ФАКТОРІВ

Contex. The actual problem of reducing the set of plans for multivariate experiments in searching for the best in price costs hasbeen solved.Objective is the synthesis and study of a variety of experimental plans with a minimum number of transitions of factor levels.Methods. The use of experimental design methods allows reducing the price and time costs in the study of various technologicalprocesses, devices and systems.Minimizing the number of transitions of levels of factors in terms of the experiment, in turn, leads to a decrease in the cost (time)of its implementation. One of the methods for reducing the number of transitions of levels of factors is the use of the Gray code whenconstructing a plan of an experiment.It is shown that multi-factor experiments plans constructed using the Gray code have a minimum number of transitions of factorlevels, but are not always optimal in terms of the cost (time) of the experiment.For the synthesis of many experimental plans with a minimum number of transitions of levels of factors in searching for the optimalplan for cost (time) costs, a method based on the generation of binary code variants is proposed. Analysis of their characteristicsand the choice of sequences that meet specified requirements were conducted. The formation of test plans for an experiment iscarried out according to the method based on the generation of variants for constructing plans, determining equivalence classes withrespect to a given group P of transformations and forming a set of typical representatives for the selected equivalence classes.Results. Software that implements the proposed methods, which is used in the construction of a set of experimental plans for thenumber of factors K = 3 with the minimum number of level transitions was developed.Conclusions. The experiments, which were carried out, confirmed the efficiency of the proposed methods and the software implementingthem makes it possible to reduce the set of experiment plans for finding the optimal one. The scientific originality of theresearch is presented by the methods which allow to synthesize many plans of multifactor experiments to reduce the search for optimalplans in price (time) cost. The practical significance of the research results is in the developed software which implements theproposed methods. It can be widely used in the study of technological processes, devices and systems, on which the implementationof an active experiment is possible.Актуальность. Решена актуальная задача сокращения множества планов многофакторных экспериментов при поискеоптимального по стоимостным затратам.Цель работы – синтез и исследование множества планов эксперимента с минимальным числом переходов уровней фак-торов.Метод. Применение методов планирования эксперимента позволяет сократить стоимостные и временные затраты приисследовании различных технологических процессов, приборов и систем.Минимизация количества переходов уровней факторов в плане эксперимента, в свою очередь, приводит к уменьшениюстоимости (времени) его реализации. Одним из методов уменьшения количества переходов уровней факторов являетсяприменение кода Грея при построении плана эксперимента.Показано, что планы многофакторних экспериментов, построенные с использованием кода Грея, имеют минимальноеколичество переходов уровней факторов, но не всегда оптимальны по стоимости (времени) реализации эксперимента.Для синтеза множества планов эксперимента с минимальным числом переходов уровней факторов при поиске опти-мального плана по стоимостным (временным) затратам предложен метод, в основе которого лежит генерация вариантовдвоичных кодов, анализ их характеристик и выбор последовательностей, отвечающих заданным требованиям. Формирова-ние типовых планов эксперимента осуществляется по методу, в основе которого лежит генерация вариантов построенияпланов, определение классов эквивалентности относительно заданной группы Р преобразований и формирование множестватиповых представителей для выделенных классов эквивалентности.Результаты. Разработано программное обеспечение, реализующее предложенные методы, которое использовано припостроении множества планов экспериментов для количества факторов k=3 с минимальным числом переходов уровней.Выводы. Проведенные эксперименты подтвердили работоспособность предложенных методов и реализующего их про-граммного обеспечения, которое позволяет сократить множество планов эксперимента для поиска оптимального. Научнуюновизну работы представляют методы, которые позволяют синтезировать множество планов многофакторных эксперимен-тов, сокращающих поиск оптимальных по стоимостным (временным) затратам планов. Практическая значимость результа-тов работы в том, что разработанное программное обеспечение, реализующее предложенные методы, может найти широкоеприменение при исследовании технологических процессов, приборов и систем, на которых возможна реализация активногоэксперимента.Актуальність. Вирішено актуальну задачу скорочення множини планів багатофакторних експериментів для пошуку оп-тимального за вартісними витратами.Мета роботи – синтез та дослідження множини планів експерименту з мінімальним числом переходів рівнів факторів.Методи. Застосування методів планування експерименту дозволяє зменшити вартісні та часові витрати при дослідженнірізних технологічних процесів, приладів і систем.Мінімізація кількості переходів рівнів факторів у плані експерименту, в свою чергу, призводить до зменшення вартості(часу) його реалізації. Одним із методів зменшення кількості переходів рівнів факторів є застосування коду Грея для побу-дови плану експерименту.Підтверджується, що плани багатофакторних експериментів, побудовані з використанням коду Грея, мають мінімальну кіль-кість переходів рівнів факторів, але не завжди оптимальні за вартістю (часом) реалізації експерименту.Для синтезу множини планів експерименту з мінімальним числом переходів рівнів факторів для пошуку оптимальногоплану за вартісними (часовими) витратами запропоновано метод, в основі якого лежить генерація варіантів двійкових кодів,аналіз їх характеристик та вибір послідовностей, що відповідають заданим вимогам. Формування типових планів експери-менту виконується по методу, в основі якого лежить генерація варіантів побудови планів, визначення класів еквівалентностівідносно заданої групи Р перетворень та формування множини типових представників для виділених класів еквівалентності.Результати. Розроблено програмне забезпечення, що реалізує запропоновані методи, яке використовується для побудо-ви множини планів експериментів для кількості факторів k=3 з мінімальним числом переходів рівнів.Висновки. Проведені експерименти підтвердили працездатність запропонованих методів та реалізуючого їх програмно-го забезпечення, які дозволяють скоротити множину планів експерименту для пошуку оптимального. Наукову новизну ро-боти становлять методи, які дозволяють синтезувати множину планів багатофакторних експериментів, що скорочують по-шук оптимальних за вартісними (часовими) витратами планів. Практична значимість результатів роботи в тому, що розроб-лене програмне забезпечення, яке реалізує запропоновані методи, може знайти широке застосування для дослідження тех-нологічних процесів, приладів та систем, на яких можлива реалізація активного експерименту

Response of soft tissues and abdominal organs of rabbits and rats to implanting albucid-containing cross-linked polyurethane composite

Background: Craniofacial injuries represent 29% of all trauma cases, and patients need to have their affected orbit, orbital adnexa, and periorbital area surgically reconstructed or restored. However, the outcomes of these procedures depend also on the quality of implant materials. Previously, we have developed a polymer material made of cross-linked polyurethane (PU) and containing a biologically active substance, albucid; it seems to be a promising implant material. Purpose: To investigate experimentally the response of soft tissues and abdominal organs of animals (rabbits and rats) to implanting the albucid-containing cross-linked PU composite. Material and Methods: Assessment of soft tissue response to implantation of the synthetic polymer material. The skin response to implanting the albucid-containing cross-linked PU composite was assessed through the intracutaneous injection of the extract of the test material in rabbits. The soft tissue response was assessed through subcutaneous implantation of cross-linked PU composites in Wistar rats. The response of abdominal organs to implanting the cross-linked PU composite was assessed through the intraperitoneal injection (20 ml per kg body weight) of the extract of the test material in Wistar rats. Conclusion: The intracutaneous injection of the extract of the test material caused neither erythema nor edema in rabbits, and the test sample of the albucid-containing cross-linked PU composite was considered non-irritating, since a difference between the average scores for the test extract and control extract (i.e., a value of the primary irritation index) was of 0 to 0.4 points. Over the period of observation of potential acute systemic toxicity, no animal injected with the extract of the test material (the albucid-containing cross-linked PU composite) displayed higher biologic response than animals injected with the control extract, and the test sample of the albucid-containing cross-linked PU composite conformed to the requirements of tests for systemic toxicity. This study demonstrated a natural process for a foreign body residing in the body (gradual foreign body separation from the surrounding tissues due to formation of a connective tissue capsule) after implantation of the samples of cross-linked PU composites in animal bodies. The cellular responses were (1) typical for a living body response to the presence of a foreign body at the site of implant placement and (2) characteristic for aseptic inflammation. The test samples produced moderate irritation when placed into the animal’s body

Search and evaluation of pharmacodynamic and pharmacokinetic parameters of selective blocker of TRPA₁ ion channels from the group of substituted pyrazinopyrimidinones

Search considerations evaluation of pharmacodynamic and pharmacokinetic parameters of selective blocker of TRPA₁ ion channels from the group of substituted pyrazinopyrimidinone