North-Westward Expansion of the Invasive Range of Emerald Ash Borer, Agrilus planipennis Fairmaire (Coleoptera: Buprestidae) towards the EU: From Moscow to Saint Petersburg

Agrilus planipennis is a devastating invasive pest of ash trees in European Russia, Ukraine, and North America. To monitor the north-western limit of its European invasive range, in June 2018 we established 10 study plots along the federal highway M10 (Russia) that runs between Moscow and Saint Petersburg through Tver' City (approx. 180 km from Moscow), and lined with ash trees. On each plot, 2-4 Fraxinus pennsylvanica trees with heights ranging 6.1-17.0 m and diameters ranging 7.0-18.0 cm were girdled, i.e., 50 cm of their bark were removed. The study plots were visited and girdled trees were examined in September and November, 2018, and in October, 2019. Observations revealed that the current continuous north-western limit of A. planipennis range in European Russia coincides with the north-western border of Tver' City and this range limit has not distinctly shifted north-westward during 2015-2019. In spite of the rich food supply (due to abundant F. pennsylvanica and F. excelsior plantings) in Tver' City and along roads going to and from, the population density of A. planipennis in the area is currently low. Recent (September 2020) sudden detection of a spatially isolated A. planipennis outbreak approx. 520 km far north-westward from Tver' (in Saint Petersburg) suggested that A. planipennis most likely had arrived at Saint Petersburg not by gradual stepwise (flying tree-to-tree) expansion of its continuous invasive range in Tver' City, but as a result of its accidental introduction by means of, e.g., "insect-hitchhiked" vehicles, transported plants for planting, and/or other commodities. The proximity of the reported A. planipennis outbreak to the borders of the EU (approx. 130 km to Estonia and Finland) requires urgent measures for its containment and control, and constant monitoring

Silver-doped Calcium Phosphate bone cements with antibacterial properties

Calcium phosphate bone cements (CPCs) with antibacterial properties are demanded for clinical applications. In this study, we demonstrated the use of a relatively simple processing route based on preparation of silver-doped CPCs (CPCs-Ag) through the preparation of solid dispersed active powder phase. Real-time monitoring of structural transformations and kinetics of several CPCs-Ag formulations (Ag = 0 wt %, 0.6 wt % and 1.0 wt %) was performed by the Energy Dispersive X-ray Diffraction technique. The partial conversion of β-tricalcium phosphate (TCP) phase into the dicalcium phosphate dihydrate (DCPD) took place in all the investigated cement systems. In the pristine cement powders, Ag in its metallic form was found, whereas for CPC-Ag 0.6 wt % and CPC-Ag 1.0 wt % cements, CaAg(PO₃)₃ was detected and Ag (met.) was no longer present. The CPC-Ag 0 wt % cement exhibited a compressive strength of 6.5 ± 1.0 MPa, whereas for the doped cements (CPC-Ag 0.6 wt % and CPC-Ag 1.0 wt %) the reduced values of the compressive strength 4.0 ± 1.0 and 1.5 ± 1.0 MPa, respectively, were detected. Silver-ion release from CPC-Ag 0.6 wt % and CPC-Ag 1.0 wt % cements, measured by the Atomic Emission Spectroscopy, corresponds to the average values of 25 µg/L and 43 µg/L, respectively, rising a plateau after 15 days. The results of the antibacterial test proved the inhibitory effect towards pathogenic Escherichia coli for both CPC-Ag 0.6 wt % and CPC-Ag 1.0 wt % cements, better performances being observed for the cement with a higher Ag-content

Preimaginal Stages of the Emerald Ash Borer, Agrilus planipennis Fairmaire (Coleoptera: Buprestidae): An Invasive Pest on Ash Trees (Fraxinus)

This study provides the most detailed description of the immature stages of Agrilus planipennis Fairmaire to date and illustrates suites of larval characters useful in distinguishing among Agrilus Curtis species and instars. Immature stages of eight species of Agrilus were examined and imaged using light and scanning electron microscopy. For A. planipennis all preimaginal stages (egg, instars I-IV, prepupa and pupa) were described. A combination of 14 character states were identified that serve to identify larvae of A. planipennis. Our results support the segregation of Agrilus larvae into two informal assemblages based on characters of the mouthparts, prothorax, and abdomen: the A. viridis and A. ater assemblages, with A. planipennis being more similar to the former. Additional evidence is provided in favor of excluding A. planipennis from the subgenus Uragrilus

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ НАНОЧАСТИЦ LaF3, ДОПИРОВАННЫХ Nd3+, ДЛЯ БИОИМИДЖИНГА В БЛИЖНЕМ ИНФРАКРАСНОМ ДИАПАЗОНЕ ПО АП-КОНВЕРСИОННОЙ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ПРИ МИКРОСКОПИИ С МУЛЬТИФОТОННЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

Recent developments in the field of biophotonics facilitate the raise of interest to inorganic nanoparticles (NPs) doped with Nd3+ ions, because of their near-infrared (NIR) absorption. These NPs are interesting bioimaging probes for deep tissue visualization, while they can also act as local thermometers in biological tissues. Despite the good possibilities for visualization of NPs with Nd3+ ions in NIR spectral range, difficulties arise when studying the cellular uptake of these NPs using commercially available fluorescence microscopy systems, since the selection of suitable luminescence detectors is limited. However, Nd3+ ions are able to convert NIR radiation into visible light, showing upconversion properties. In this paper we found optimal parameters to excite upconversion luminescence of Nd3++:LaF NPs in living cells and to compare the distribution of the NPs inside the cell culture of human macrophages THP-1 obtained by two methods. Firstly, by detecting the upconversion luminescence of the NPs inVIS under NIR multiphoton excitation using laser scanning confocal microscopy and secondly, using transmission electron microscopy.Последние разработки в области биофотоники способствуют повышению интереса к неорганическим наночастицам (НЧ), допированным ионами Nd3+, из-за их поглощения в ближнем инфракрасном (БИК) спектральном диапазоне. Эти НЧ являются перспективными зондами для глубокой визуализации тканей, в то же время они могут служить локальными термометрами в биологических тканях. Несмотря на хорошие возможности визуализации НЧ с ионами Nd3+ в БИК спектральном диапазоне, при изучении внутриклеточного распределения этих НЧ с использованием коммерчески доступных флуоресцентных микроскопических систем возникают трудности из-за ограниченности выбора подходящих детекторов люминесценции. Однако, ионы Nd3+ способны преобразовывать БИК излучение в видимый свет, демонстрируя ап-конверсионные свойства. В этой работе мы определили оптимальные параметры для возбуждения ап-конверсионной люминесценции НЧ Nd3+: LaF в живых клетках и сравнили распределение НЧ внутри клеток культуры человеческих макрофагов THP-1, полученное двумя методами. Во-первых, путем регистрации ап-конверсионной люминесценции НЧ в видимом диапазоне при многофотонном возбуждении в БИК диапазоне спектра с использованием лазерной сканирующей конфокальной микроскопии и, во-вторых, с использованием просвечивающей электронной микроскопии

НЕИНВАЗИВНАЯ ОЦЕНКА ЛОКАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ НАГРЕВА БИОТКАНЕЙ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПО СПЕКТРАМ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ИОНОВ Nd3+

Laser hyperthermia is one of the promising methods for treatment of oncological diseases. For routine clinical use of hyperthermia, it is necessary to control the uniformity and localization of heat within the tumor. Local heating can be achieved by using special thermal agents, such as nanoparticles doped with rare-earth ions. Measurement of the temperature of the thermal agents will allow timely regulation of the applied laser radiation excitation power and optimization of the hyperthermia process.The paper presents the results of a study on the non-invasive determination of the YPO4 nanoparticles doped with Nd3+ temperature with sensitivity of 0.2% °С-1 in 30-60°С temperature range. The temperature of the nanoparticles was calculated from the Nd3+ luminescence spectra in the 800-1000 nm range under excitation into 4F5/2 energy state by 805 nm laser. A calibration procedure for recalculating the ratio of the luminescence intensities from the Stark sublevels of the 4F3/2 Nd3+ state into the values of the real NP temperature in accordance with the Boltzmann distribution is given. An algorithm for calculating luminescence intensities for individual Stark components is proposed. After calculating the intensities corresponding to each individual Stark component, all the intensities related to the transition from the upper and lower Stark sublevels of the 4F3/2 state are summed, and then their ratio is calculated. The resulting ratio is normalized to the value of the ratio at room temperature and, in accordance with the calibration dependence, is recalculated into the NP heating temperature. It was demonstrated that the investigated 1%Nd3+:YPO4 nanoparticles can be used as "primary” thermometers that do not require additional recalibration to evaluate the temperature in the range used for hyperthermia.Одним из перспективных методов лечения онкологических заболеваний является метод лазерной гипертермии. Для рутинного клинического использования гипертермии необходимо контролировать однородность и локальность нагрева внутри опухоли. Добиться локального нагрева можно при использовании специальных термоагентов, в качестве которых могут выступать наночастицы (НЧ), допированные редкоземельными ионами. Измерение температуры термоагентов в режиме реального времени позволит своевременно регулировать подаваемую возбуждающую мощность лазерного излучения и оптимизировать режимы гипертермии.В работе представлены результаты исследования по неинвазивному определению температуры НЧ YPO4, допированных ионами Nd3+, c чувствительностью 0,2% °С-1 в диапазоне температур 30-60°С. Температура НЧ рассчитывалась по спектрам люминесценции Nd3+ в диапазоне 800-1000 нм при возбуждении на уровень 4F5/2 лазерным излучением 805 нм. Приведена процедура калибровки для пересчета отношения интенсивностей люминесценции со штарковских подуровней состояния 4F3/2 Nd3+ в значения реальной температуры НЧ в соответствии с распределением Больцмана. Предложен алгоритм расчета интенсивностей люминесценции для отдельных штарковских компонент. После вычисления интенсивностей, соответствующих каждой отдельной штарковской компоненте, происходит суммирование всех интенсивностей, относящихся к переходу с верхнего и с нижнего штарковских подуровней состояния 4F3/2, а затем вычисляется их отношение. Полученное отношение нормируется на значение отношения при комнатной температуре и в соответствии с калибровочной зависимостью пересчитывается в температуру нагрева НЧ. Продемонстрировано, что исследуемые НЧ Nd3+:YPO4 могут быть использованы в качестве так называемых «первичных» термометров, не требующих дополнительной перекалибровки для оценки температуры в диапазоне температур, используемом при гипертермии

in the European Union

which should be cited to refer to this work