Metasurface design for determination of protein concentration in enzymatic reaction mixture

In the paper a standard multiwell plate structure was utilized to determine the concentration of human serum albumin in water solutions and enzymatic reaction mixtures. This study marks the first application of the multiwell plate structure as a resonant metasurface unit cell through numerical simulation using the COMSOL Multiphysics software. By adjusting the operating parameters of the proposed multiwell plate (MWP) metasurface, resonance phenomena within the microwave range could be observed. The complex permittivity (CP) values of the tested solutions, obtained experimentally using the microwave dielectrometry method, were employed for the MWP metasurface modelling. The correspondence between the resonance frequency shifts of the MWP metasurface and the changes in CP values of the tested solutions was demonstrated. For the convenience of the protein concentration determination, the concentration calibration graph was proposed. Our approach enables the detection of protein concentration in the reaction mixture after 60 minutes duration of the enzymatic reaction course. The study demonstrated the customization of metasurface dimensions to enable interaction with electromagnetic waves at specific frequencies. The availability of standard multiwell plates in different sizes allows for testing solutions across various frequency ranges

Developing students’ intercultural communicative competence in foreign language classroom

Current social and economic changes have significantly influenced the tourism industry worldwide turning it into a diversified sphere of activity aimed at servicing tourists and meeting their needs. As tourist travels continue to grow throughout the world, they cause extensive cross-cultural contacts between different language and cultural groups. Thus, higher educational establishments of tourism profile have an important task to train competent specialists able to interact effectively at the intercultural level. In our article, based on the experience of teaching master’s degree students majoring in international tourism at Lviv Polytechnic National University, we analysed possibilities of ICC development in ESP classes by means of flipped classroom method, role plays, discussions and a special course “Cross-cultural communication in religious tourism” designed by the authors. As shown by the results of our study, the methods and resources used in our ESP classes may be particularly appropriate for the development of students’ ICC because they provide the basis for intercultural communication, ensure the link between the learning and real life and thus make the development of ICC more meaningful to learners

Дослідження впливу електромагнітних полів наднизької інтенсивності на біологічні об'єкти

The object of research is the efficiency of exposure to electromagnetic field (EMF) of ultra-low intensity on biological objects, which is formed by a generator of broadband radiation. The principle of action of the generator is based on formation of electromagnetic radiation induced by periodic pulsed gas discharge in coaxial system of electrodes, which is loaded on a dielectric rod antenna. The method of selection of signals and corresponding equipment, which energy characteristics of radiation correspond to the criterion of non-thermal influence on bioobjects, is developed for obtaining a comparative assessment of influence bioefficiency. The proposed new method for processing experimental data using statistical calculations that meet the requirements for the processing and interpretation of the results. The seeds of wheat and interaction of millimeter range electromagnetic oscillations with bone marrow cells of rats were used as biological objects for investigating the effect of millimeter range electromagnetic oscillations. A biosensory effect was obtained when exposed to broadband radiation of ultra-low intensity, compared to the control sample. A change in the properties of the seeds, in particular, heat resistance, is observed. According to the experimental data, seeds turn out to be less susceptible to heat as a result of their pretreatment with EMF. The biological response is observed to depend on the frequency and time of irradiation. Also, the dependence of the decrease in the number of dead cells on the time of EMF irradiation was experimentally proved. The equation of dependence of selective average proportion of dead cells in rat bone marrow on irradiation time was calculated. Biosensory effect of exposure to broadband ultra-low intensity EMF of the developed emitter was revealed. It was established and statistically proved that the minimum time with the maximum positive effect of exposure to electromagnetic radiation of millimeter range on bone marrow cells of rats is 30 minutes, compared with an unirradiated sample. The results make it possible to evaluate the positive effect of electromagnetic oscillations on biological objects and propose the results of studies for practical use in the development of medical systems.Объектом исследования является эффективность воздействия электромагнитного поля (ЭМП) ультранизкой интенсивности на биологические объекты (БО), которое формируется генератором широкополосного излучения. Принцип действия генератора базируется на формировании электромагнитного излучения, возбужденного периодическим импульсным газовым разрядом в коаксиальной системе электродов, нагруженный на диэлектрическую стержневую антенну. Для получения сравнительной оценки биоэффективности воздействия разработана методика выбора сигналов и соответствующей аппаратуры, энергетические характеристики излучения которой соответствуют критерию нетеплового воздействия на биообъекты. Предложен новый метод обработки данных эксперимента с использованием статистических расчетов, отвечающий требованиям по обработке и интерпретации результатов. В качестве биологических объектов исследования влияния электромагнитных колебаний миллиметрового диапазона использованы семена пшеницы и взаимодействие электромагнитных колебаний миллиметрового диапазона с клетками костного мозга крыс. Получен биосенсорный эффект при воздействии широкополосного излучения сверхнизкой интенсивности, по сравнению с контрольной выборкой. Наблюдается изменение свойств семян, в частности, теплостойкость. Согласно экспериментальным данным семена оказываются менее подверженными воздействию тепла в результате их предварительной обработки ЭМП. Наблюдается зависимость биологического отклика от частоты и времени облучения. Также экспериментально доказана зависимость уменьшения количества мертвых клеток от времени облучения ЭМП. Рассчитано уравнение зависимости выборочной средней доли мертвых клеток костного мозга крыс от времени облучения.Выявлен биосенсорный эффект при воздействии широкополосного ЭМП сверхнизкой интенсивности разработанного излучателя. Установлено и статистически доказано, что минимальное время с максимальным положительным эффектом воздействия электромагнитным излучением миллиметрового диапазона (ЭMИ ММД) на клетки костного мозга крыс составляет 30 минут, по сравнению с необлученным образцом. Полученные результаты позволяют оценить положительное влияние электромагнитных колебаний на БО и предложить результаты проведенных исследований для практического использования при разработке медицинских систем.Об’єктом дослідження є ефективність впливу електромагнітного поля (ЕМП) наднизької інтенсивності на біологічні об'єкти (БО), яке формуюється генератором широкосмугового випромінювання. Принцип дії генератору базується на формуванні електромагнітного випромінювання, збудженого періодичним імпульсним газовим розрядом в коаксіальній системі електродів, навантажений на діелектричну стиржневу антену. Для отримання порівняльної оцінки біоефективності впливу розроблена методика вибору сигналів і відповідної апаратури, енергетичні характеристики випромінювання якої відповідають критерію нетеплового впливу на біооб'єкти. Запропоновано новий метод обробки даних експерименту з використанням статистичних розрахунків, який вiдповiдає вимогам щодо обробки та iнтерпретації результатів. В якості біологічних об'єктів дослідження впливу електромагнітних коливань міліметрового діапазону використано насіння пшениці та взаємодія електромагнітних коливань міліметрового діапазону із клітини кісткового мозку щурів. Отримано біосенсорний ефект при впливі широкосмугового випромінювання наднизької інтенсивності, в порівнянні з контрольною вибіркою. Спостерігається зміна властивостей насіння, зокрема, теплостійкість. Згідно з експериментальними даними насіння виявляється менш схильним до впливу тепла в результаті їх попередньої обробки ЕМП. Спостерігається залежність біологічного відгуку від частоти та часу опромінення. Також експериментально доведена залежність зменшення кількостi мертвих клітин від часу опромінення EMП. Розраховано рівняння залежності вибіркової середньої частки мертвих клітин кісткового мозку щурів від часу опромінення. Виявлено біосенсорний ефект при впливі широкосмугового ЕМП наднизької інтенсивності розробленого випромінювача. Встановлено та статистично доведено, що мінімальний час з максимальним позитивним ефектом впливу електромагнітним випромінюванням міліметрового діапазону (EMB ММД) на клітини кісткового мозку щурів становить 30 хвилин, в порівнянні з неопроміненим зразком. Отримані результати дозволяють оцінити позитивний вплив електромагнітних коливань на БО та запропонувати результати проведених досліджень для практичного використання при розробці медичних систем

Study of the Effects of Ultra-low Intensity Electromagnetic Fields on Biological Objects

The object of research is the efficiency of exposure to electromagnetic field (EMF) of ultra-low intensity on biological objects, which is formed by a generator of broadband radiation. The principle of action of the generator is based on formation of electromagnetic radiation induced by periodic pulsed gas discharge in coaxial system of electrodes, which is loaded on a dielectric rod antenna. The method of selection of signals and corresponding equipment, which energy characteristics of radiation correspond to the criterion of non-thermal influence on bioobjects, is developed for obtaining a comparative assessment of influence bioefficiency. The proposed new method for processing experimental data using statistical calculations that meet the requirements for the processing and interpretation of the results. The seeds of wheat and interaction of millimeter range electromagnetic oscillations with bone marrow cells of rats were used as biological objects for investigating the effect of millimeter range electromagnetic oscillations. A biosensory effect was obtained when exposed to broadband radiation of ultra-low intensity, compared to the control sample. A change in the properties of the seeds, in particular, heat resistance, is observed. According to the experimental data, seeds turn out to be less susceptible to heat as a result of their pretreatment with EMF. The biological response is observed to depend on the frequency and time of irradiation. Also, the dependence of the decrease in the number of dead cells on the time of EMF irradiation was experimentally proved. The equation of dependence of selective average proportion of dead cells in rat bone marrow on irradiation time was calculated. Biosensory effect of exposure to broadband ultra-low intensity EMF of the developed emitter was revealed. It was established and statistically proved that the minimum time with the maximum positive effect of exposure to electromagnetic radiation of millimeter range on bone marrow cells of rats is 30 minutes, compared with an unirradiated sample. The results make it possible to evaluate the positive effect of electromagnetic oscillations on biological objects and propose the results of studies for practical use in the development of medical systems

Розробка метаповерхні для визначення концентрації білка в ензиматичній реакційній суміші

In the paper a standard multiwell plate structure was utilized to determine the concentration of human serum albumin in water solutions and enzymatic reaction mixtures. This study marks the first application of the multiwell plate structure as a resonant metasurface unit cell through numerical simulation using the COMSOL Multiphysics software. By adjusting the operating parameters of the proposed multiwell plate (MWP) metasurface, resonance phenomena within the microwave range could be observed. The complex permittivity (CP) values of the tested solutions, obtained experimentally using the microwave dielectrometry method, were employed for the MWP metasurface modelling. The correspondence between the resonance frequency shifts of the MWP metasurface and the changes in CP values of the tested solutions was demonstrated. For the convenience of the protein concentration determination, the concentration calibration graph was proposed. Our approach enables the detection of protein concentration in the reaction mixture after 60 minutes duration of the enzymatic reaction course. The study demonstrated the customization of metasurface dimensions to enable interaction with electromagnetic waves at specific frequencies. The availability of standard multiwell plates in different sizes allows for testing solutions across various frequency ranges.У роботі використано стандартну структуру багатолункового планшета для визначення концентрації сироваткового альбуміну людини у водних розчинах та ензиматичних реакційних сумішах. Це дослідження являє собою перше застосування структури багатолункового планшета як резонансної метаповерхневої комірки за допомогою чисельного моделювання з використанням програмного забезпечення COMSOL Multiphysics. Регулюючи робочі параметри запропонованої метаповерхні багатолункового планшета, можна було спостерігати резонансні явища в мікрохвильовому діапазоні. Значення комплексної діелектричної проникності досліджуваних розчинів, отримані експериментально за допомогою методу мікрохвильової діелектрометрії, були використані для моделювання метаповерхні. Продемонстровано відповідність між зсувами резонансної частоти метаповерхні та змінами значень комплексної діелектричної проникності досліджуваних розчинів. Для визначення концентрації білка запропоновано калібрувальний графік концентрації. Наш підхід дозволяє визначати концентрацію білка в реакційній суміші після 60-хвилинного перебігу ензиматичної реакції. Дослідження продемонструвало можливість налаштування розмірів метаповерхні для забезпечення взаємодії з електромагнітними хвилями на певних частотах. Наявність стандартних багатолункових планшетів різних розмірів дозволяє тестувати розчини в різних частотних діапазонах