A Process for Co-Designing Educational Technology Systems for Refugee Children

There is a growing interest in the potential for technology to facilitate emergency education of refugee children. However, designing in this space requires knowledge of the displaced population and the contextual dynamics surrounding it. Design should therefore be informed by both existing research across relevant disciplines, and from the practical experience of those who are on the ground facing the problem in real life. This paper describes a process for designing appropriate technology for these settings. The process draws on literature from emergency education, student engagement and motivation, educational technology, and participatory design. We emphasise a thorough understanding of the problem definition, the nature of the emergency, and of socio-cultural aspects that can inform the design process. We describe how this process was implemented leading to the design of a digital learning space for children living in a refugee camp in Greece. This drew on involving different groups of participants such as social-workers, parents, and children

Magnetic phase separation in ordered alloys

We present a lattice model to study the equilibrium phase diagram of ordered alloys with one magnetic component that exhibits a low temperature phase separation between paramagnetic and ferromagnetic phases. The model is constructed from the experimental facts observed in Cu$_{3-x}$AlMn$_{x}$ and it includes coupling between configurational and magnetic degrees of freedom which are appropriated for reproducing the low temperature miscibility gap. The essential ingredient for the occurrence of such a coexistence region is the development of ferromagnetic order induced by the long-range atomic order of the magnetic component. A comparative study of both mean-field and Monte Carlo solutions is presented. Moreover, the model may enable the study of the structure of the ferromagnetic domains embedded in the non-magnetic matrix. This is relevant in relation to phenomena such as magnetoresistance and paramagnetism.Comment: 12 pages, 11 figures, accepted in Phys. Rev.

Стан метаболічних показників крові білих щурів за субхронічного перорального надходження наночастинок ортованадату гадолінію на фоні кормового стресу

The prohibition of using antibiotics with growth-stimulating properties in the European Union led to the search for new, safer, more effective, and cheaper feed additives. One of these substances was rare earth elements (REE, atomic numbers 57–71) due to their low toxicity and protective and antioxidant properties. At the same time, higher efficiency of organic forms of REE was noted. Thanks to this, it is possible to assume their even more pronounced effect in nano-sized form as feed additives and the need to conduct research in this direction. Therefore, this work aims to study the metabolic parameters of the blood in rats under long-term oral administration of nanoparticles of one of the representatives of rare earth elements – gadolinium orthovanadate (NP GdVO4:Eu3+) under food stress. Experimental samples of gadolinium orthovanadate nanoparticles activated by Europium (spindle-shaped geometry; size 8×25 nm; initial concentration 1.0 g/dm3) were used in work. Experimental studies on rats were carried out based on the vivarium of the NSC “IEKVM”. The object of research was 140 mature male Wistar rats with an initial weight of 180–200 g. Four groups of animals, 35 rats each, were formed according to the principle of analogs. During the experiment, animals of the control group received drinking water without additives; rats of the І experimental group were given a solution of NP GdVO4:Eu3+ at a dose of 0.2 mg/dm3 (≈ 0.03 mg/kg of body weight); II research group – at a dose of 1.0 mg/dm3 (≈ 0.15 mg/kg of body weight) and rats of III research group – at a dose of 2.0 mg/dm3 (≈ 0.30 mg/kg of body weight). Drinking was carried out for 56 days, then it was completed, and the rats were observed for another 14 days. A nutritionally unbalanced diet was used as a stress factor. Taking into account the results of biochemical studies, the adaptogenic effect of NP GdVO4:Eu3+ in the range of doses of 0.2–1.0 mg/dm3 of drinking water (≈ 0.03–0.15 mg/kg of body weight) on the body of white rats was established under conditions of food stress with optimal duration of action – 28–42 days. Under the conditions of administration at a dose of 2.0 mg/dm3 of drinking water (≈ 0.30 mg/kg of body weight), a hepatic(cyto-)toxic effect of nanoparticles was detected, which was accompanied by an irreversible decrease in the structural indicators of lipid metabolism, the consumption of antioxidant resources and the induction of intensity processes of lipid peroxidation against the background of alanine aminotransferase hyperenzymemia.Заборона у Європейському Союзі застосування антибіотиків з ростостимулювальними властивостями спровокувала потребу пошуку нових більш безпечних, ефективних та дешевих кормових добавок. Одними з таких речовин виявилися рідкісноземельні елементи (РЗЕ, атомні номери 57–71), завдяки низькій токсичності, протекторним та антиоксидантним властивостям. При цьому виявлено вищу ефективність органічних форм РЗЕ, що дозволяє зробити припущення про ще більш виражену їх дію у нанорозмірній формі як кормових добавок і необхідність проводити дослідження в цьому напрямі. Тому метою даної роботи стало дослідження метаболічних показників крові щурів за субхронічного переорального надходження наночастинок одного з представників рідкісноземельних елементів – ортованадату гадолінію (NP GdVO4:Eu3+) на фоні кормового стресу. У роботі використовували дослідні зразки наночастинок ортованадату гадолінію, активованих Європієм (веретеноподібна геометрія; розмір 8×25 нм; вихідна концентрація 1,0 г/дм3). Експериментальні дослідження на щурах були проведені на базі віварію ННЦ “ІЕКВМ”. Як об’єкт досліджень було використано 140 статевозрілих щурів-самців лінії Wistar з початковою масою (180–200) г. За принципом аналогів було сформовано 4 групи тварин по 35 щурів у кожній. Упродовж експерименту тварини контрольної групи отримували питну воду без добавок; щурам І дослідної групи випоювали розчин NP GdVO4:Eu3+ у дозі 0,2 мг/дм3 (≈ 0,03 мг/кг маси тіла); ІІ дослідної групи – у дозі 1,0 мг/дм3 (≈ 0,15 мг/кг маси тіла) і щурам ІІІ дослідної групи – у дозі 2,0 мг/дм3 (≈ 0,30 мг/кг маси тіла). Випоювання здійснювали протягом 56 діб, потім його завершували і спостерігали за щурами ще 14 діб. Як стресовий фактор використовували незбалансований за поживними речовинами раціон. Враховуючи результати біохімічних досліджень, за умов кормового стресу установлено адаптогенну дію NP GdVO4:Eu3+ у діапазоні доз 0,2–1,0 мг/дм3 питної води (≈ 0,03 – 0,15 мг/кг маси тіла) на організм білих щурів із оптимальним терміном дії – 28–42 доби, тимчасом як за введення у дозі 2,0 мг/дм3 питної води (≈ 0,30 мг/кг маси тіла) виявлено гепато(цито-)токсичну дію наночастинок, що супроводжується незворотним зниженням структурних показників ліпідного обміну, витрачанням антиоксидантних ресурсів та індукцією інтенсивності процесів пероксидного окиснення ліпідів на фоні гіперензимемії аланінамінотрансферази

Structural Heterogeneity and Quantitative FRET Efficiency Distributions of Polyprolines through a Hybrid Atomistic Simulation and Monte Carlo Approach

Förster Resonance Energy Transfer (FRET) experiments probe molecular distances via distance dependent energy transfer from an excited donor dye to an acceptor dye. Single molecule experiments not only probe average distances, but also distance distributions or even fluctuations, and thus provide a powerful tool to study biomolecular structure and dynamics. However, the measured energy transfer efficiency depends not only on the distance between the dyes, but also on their mutual orientation, which is typically inaccessible to experiments. Thus, assumptions on the orientation distributions and averages are usually made, limiting the accuracy of the distance distributions extracted from FRET experiments. Here, we demonstrate that by combining single molecule FRET experiments with the mutual dye orientation statistics obtained from Molecular Dynamics (MD) simulations, improved estimates of distances and distributions are obtained. From the simulated time-dependent mutual orientations, FRET efficiencies are calculated and the full statistics of individual photon absorption, energy transfer, and photon emission events is obtained from subsequent Monte Carlo (MC) simulations of the FRET kinetics. All recorded emission events are collected to bursts from which efficiency distributions are calculated in close resemblance to the actual FRET experiment, taking shot noise fully into account. Using polyproline chains with attached Alexa 488 and Alexa 594 dyes as a test system, we demonstrate the feasibility of this approach by direct comparison to experimental data. We identified cis-isomers and different static local environments as sources of the experimentally observed heterogeneity. Reconstructions of distance distributions from experimental data at different levels of theory demonstrate how the respective underlying assumptions and approximations affect the obtained accuracy. Our results show that dye fluctuations obtained from MD simulations, combined with MC single photon kinetics, provide a versatile tool to improve the accuracy of distance distributions that can be extracted from measured single molecule FRET efficiencies

Melanosomes in pigmented epithelia maintain eye lens transparency during zebrafish embryonic development

Altered levels of trace elements are associated with increased oxidative stress that is eventually responsible for pathologic conditions. Oxidative stress has been proposed to be involved in eye diseases, including cataract formation. We visualized the distribution of metals and other trace elements in the eye of zebrafish embryos by micro X-ray fluorescence (mu-XRF) imaging. Many elements showed highest accumulation in the retinal pigment epithelium (RPE) of the zebrafish embryo. Knockdown of the zebrafish brown locus homologues tyrp1a/b eliminated accumulation of these elements in the RPE, indicating that they are bound by mature melanosomes. Furthermore, albino (slc45a2) mutants, which completely lack melanosomes, developed abnormal lens reflections similar to the congenital cataract caused by mutation of the myosin chaperon Unc45b, and an in situ spin trapping assay revealed increased oxidative stress in the lens of albino mutants. Finally transplanting a wildtype lens into an albino mutant background resulted in cataract formation. These data suggest that melanosomes in pigment epithelial cells protect the lens from oxidative stress during embryonic development, likely by buffering trace elements.Peer reviewe

Гемодинаміка у пацієнтів із тиреотоксикозом: інгаляційна VS тотальна внутрішньовенна анестезія

The aim. Comparison of hemodynamics indicators in patients with thyrotoxicosis syndrome during thy­­roid­ectomy when using inhalated (IA) or total intra­venous anesthesia (TIVA). Materials and methods. The study included 88 patients with thyrotoxicosis syndrome who underwent thyroidectomy. Depending on the type of basic anes­thesia, patients were divided into 2 groups: the group "balanced analgesia-sevoflurane" (BA-S) — 44 patients, the group "balanced analgesia-propofol" (BA-P) — 44 patients. The groups were equal in terms of anthro­pometric indicators, an assessment of the physical status by the American Association of Anesthetists, the duration of anesthesia and surgical intervention. The perioperative period was divided into stages: 1st stage — primary observation by the anesthesiologist; Stage 2 — patient was on the operating table and connected to the monitor; Stage 3 — Immediately after induction anesthesia and the trachea intubation; 4th stage — start of operation; 5th stage — removal of thyroid; 6th stage — after wound suturing (the end of surgery); 7th stage — in 24 hours after surgery. At each stage, a non-invasive blood pressure mea­surement (NIBP), systolic blood pressure (sBP), diastolic (dBP), mean BP (MBP), pulse pressure (PP), heart rate (HR)) was performed. Indicators of central hemo­dy­namics (cardiac output (CO), cardiac index (CI), total systemic vascular resistance (TVVR) were studied using the esCCO™ method (estimated continuous cardiac output). Results and discussion. Indicators of sBP, dBP, MBP, PP, and HR in the 1st stage did not have a statistically significant difference between groups. At the 2nd stage the MBP increased by 7.31 ± 0.01 %, 8.22 ± 0.02 %, respectively, in the groups BA-S and BA-P in comparison with the 1st stage. At the 3rd stage, after the induction anesthesia, were noted the lowest va­­luesof sBP, dBP, MBP, PP in both groups (significant difference according to (p< 0,001) the Wilcoxon cri­­terion with 1st and 2nd stages). At the same time, the significant difference (p < 0.01) by the Wilcoxon cri­­terion was noted between the absolute values of MBP, sBP, dBP, PP in the groups BA-S and BA-P. MBP at the 3rd stage was 77.57 ± 1.14 mmHg in the group BA-S and 69.12 ± 1.16 mmHg in the group BA-P. The decrease was 24.32 ± 0.81% for the group BA-S and 33.91 ± 0.93 % for the group BA-P (p < 0.01). However, absolute and relative hypotension was not noted in both groups. Having analyzed the parameters of central hemo­­dynamics, there was noted that the primary values of CO and CI,assessed by method esCCO, were close to the Doppler EchoCG and had Spirmen correlation rs = 0.83 for both groups, BA-S and BA-P (p < 0.05). Atthe 3rd stagea signi­ficant­decreaseof CO inbothgroups was observed, in BA-S groupwith a highermagnitude com­paredwith BA-P group, thedifferenceissignificant, p = 0.0237. At the 4th stage in the group BA-S was noted the statistically significant (p < 0.01) increaseof CO on 6.54 ± 0.13 % compared with the 3rd stage. At the same time the following CO reduction was noted in the BA-P group up to 5.14 ± 0.14 l/min (p = 0.606). At the next 5—7 stages, the stabilization of the indicators of CO, CI in both groups were noted, but significant differences were consistent between the 1st and 2nd stages. At the 7th stage, there were no statistical differences between the indicators of MBP, HR, sBP, dBP in both groups. Conclusions. Both, IA and TIVA, had negative impact on hemodynamics. The greatest dec­rease in hemo­dynamic indicators was observed at the 3rd stage (induction of anesthesia), in the TIVA group it was significantly lower than in IA group. There was a statistically significant difference between the IA and TIVA at this stage in values of sBP, dBP, MBP, PP, TSVR, CO. At the next 4—6 stages, the hemodynamic parame­ters stabilization was noted. No delayed negative influ­ence of general anesthesia was observed with use of sevoflurane or propofol at 6—7 stages. There is a strong correlation between values of CO, CI, and TSVR, obtained by DopplerEchoCG and esCCO method, rs = 0.83 for both groups BA-S and BA-P.Цель работы — сравнение показателей гемодинамики у пациентов с синдромом тиреотоксикоза во время операции тиреоидэктомии при применении ингаляционной (ИА) или тотальной внутривенной анестезии (ТВВА). Материалы и методы. В исследование включено 88 пациентов с синдромом тиреотоксикоза, которым была выполнена тиреоидэктомия. В зависимости от вида базовой анестезии пациенты были разделены на 2 группы: группа «сбалансированная анальгезия-севофлуран» (СА-С) — 44 пациента, группа «сбалансированная анальгезия-пропофол» (СА-П) — 44 па­­циента. Группы были идентичными по антропометрическим показателям, оценке физического статуса по шкале Американской ассоциации анестезиологов, продолжительности анестезии и оператив­ного вмешательства. Периоперационный период был разделен на этапы: 1-й ЭТАП — первичный осмотр анестезиолога; 2-й ЭТАП — поступление пациента в операцион­­ную (пациент на операционном столе, подключен к мо­­нитору) 3-й ЭТАП — сразу после вводной анестезии и интубации трахеи; 4-й ЭТАП — начало операции; 5-й ЭТАП — непосредственное удаление щитовидной железы; 6-й ЭТАП — после ушивания ран (конец операции); 7-й ЭТАП — через 24 ч после операции. На каждом этапе проводилась оценка измерения неинвазивного артериального давления (НИАТ), систолического артериального давления (АТС), ди­­ас­толического (АДд), среднего АД (СрАД), пульсового давления (ПТ), частоты сердечных сок­ращений (ЧСС). Показатели центральной гемоди­­намики (ми­­нутный объем кровообращения (МОК), сер­дечный ин­­декс (СИ), общее периферическое со­­судистое сопротивление (ОПСС)) изучали с помощью метода esCCO ™ (расчетный непрерывный сер­дечный выброс). Результаты и обсуждение. Показатели АДс, АДд, СрАД, ПТ, ЧСС на 1-м этапе не имели статистически достоверной разницы между группами. В иссле­до­­ванных группах отмечено, что на 2-м этапе достоверно (рМета роботи — порівняння показників гемодинаміки у пацієнтів із синдромом тиреотоксикозу під час операції тиреоїдектомії при застосуванні інгаляційної (ІА) або тотальної інтравенозної анестезії (ТІВА). Матеріали та методи. У дослідження включено 88 пацієнтів із синдромом тиреотоксикозу, яким була виконана тиреоїдектомія. У залежності від виду базової анестезії пацієнти були поділені на 2 групи: група «збалансована аналгезія-севофлуран» (ЗА-С) — 44 па­­цієнти, група «збалансована аналгезія-пропофол» (ЗА-П) — 44 пацієнти. Групи були ідентичними за антропометричними показниками, оцінкою фі­­зичного статусу за шкалою Американської асоціації анестезіологів, тривалістю анестезії та оперативного втручання. Періопераційний період був розподілений на етапи: 1-й ЕТАП — первинний огляд анестезіолога; 2-й ЕТАП — надходження пацієнта до операційної (пацієнт на операційному столі, підключений до монітора); 3-й ЕТАП — одразу після ввідної анестезії та інтубації трахеї; 4-й ЕТАП — початок операції; 5-й ЕТАП — безпосереднє видалення щитоподібної залози; 6-й ЕТАП — після ушивання ран (кінець операції); 7-й ЕТАП — через 24 год після операції. На кожному етапі проводилась оцінка вимірювання неінвазивного артеріального тиску (НІАТ), сис­толічного артеріального тиску (АТс), діастолічного (АТд), середнього АТ (СрАТ), пульсового тиску (ПТ), частоти серцевих скорочень (ЧСС). Показники центральної гемодинаміки (хвилинний об'єм крово­обігу (ХОК), серцевий індекс (СІ), загальний периферичний судинний опір (ЗПСО)) вивчали за допомогою метода esCCO™ (розрахунковий безперервний серцевий викид). Результати та обговорення. Показники АТс, АТд, СрАТ, ПТ, ЧСС на 1-му етапі не мали статистично достовірної різниці між підгрупами. У досліджених групах відзначено, що на 2-му етапі при поданні пацієнта до операційної достовірно (р < 0,001) підвищується СрАТ на 7,31 ± 0,01 %, 8,22 ± 0,02 % відповідно в групах ЗА-С і ЗА-П у порівнянні з 1-м етапом. Після ввідної анестезії на 3-му етапі відзначені достовірно (р < 0,001) за критерієм Уїлкоксона найнижчі показники СрАТ, ПТ, АТс, АТд у всіх дослідних групах. При цьому в групах ЗА-С та ЗА-П відмічена достовірна різниця (р < 0,01) за критерієм Уїлкоксона між абсолютними даними СрАТ, ПТ, АТс, АТд і відсотками коливання цих показників. СрАТ на 3-му етапі склав 77,57 ± 1,14 мм рт. ст. упідгрупі ЗА-С і 69,12 ± 1,16 мм рт. ст. у підгрупі ЗА-П. Зниження склало 24,32 ± 0,81 % для підгрупи ЗА-С та 33,91 ± 0,93 % у підгрупі ЗА-П (р < 0,01). Але за абсолютними показниками і відносним коливанням АТс, АТд, СрАТ в дослідних групах не відзначено абсолютної та відносної гіпотензії. При аналізі параметрів центральної гемодинаміки в дослідних групах відзначено, що первинні показники ХОК та СІ за даними методу esCCO дозволяють отримувати дані, наближені до даних Доп­плерЕхоКГ з рівнем кореляції за Спірменом rs = 0,83 для обох груп, ЗА-С і ЗА-П (p < 0,05). На 3-му етапі відзначено достовірне пригнічення ХОК в обох групах, у групі ЗА-С більшою мірою в порівнянні із групою ЗА-П, різниця достовірна, р = 0,0237. На 4-му етапі в групі ЗА-С відзначено статистично достовірне (p

The peculiarities of hormonal background in boars under correction of reproductive capacity by gadolinium orthovanadate nanoparticles

Determination of the influence of redox nanomaterials on the body of males is of great interest to researchers, because the basis of the pathogenesis of male infertility is oxidative stress. A necessary condition in the development of such drugs is the absence of toxic effects on sexual function. It has been proved that nanomaterials based on oxides of rare earth elements have a positive effect on reproductive capacity and, at the same time, they are not gonadotoxic. A comprehensive approach is of particular importance in order to justify their use as a means of reproductive capacity correction. Taking into account the toxicity parameters the mechanisms of their action need to be studied at the biochemical, morphological and clinical levels. The positive effect of gadolinium orthovanadate nanoparticles on the quality of boar sperm (especially in terms of motility and the number of motile sperm in the ejaculate) with an effective reduction of the oxidative load on the body have been shown. The aim of this study was to determine the effect of these nanoparticles on the hormonal background of males with a decreased reproductive capacity under oxidative stress. Thus, the administration of hydrosol of gadolinium orthovanadate nanoparticles for 14 days revealed a normalization of sex hormones – an increase in total testosterone, in particular, on the 15th day of the study – by 22.6&nbsp;% (P&nbsp;˂ 0.01), and on the 30th day – by 77.4&nbsp;% (P ˂ 0.001) compared with the group of animals before the administration. There was a decrease in the level of 17β-estradiol on the 30th day – by 25.0&nbsp;% (P ˂ 0.01), which almost reached the values of the control group. A decrease in the content of globulin testosterone-estradiol-binding in boars of the experimental group, in particular, on the 15th day of the experiment – by 13.0&nbsp;% (P&nbsp;˂ 0.05), and on the 30th day – by 26.8&nbsp;% (P ˂ 0.001) was determined, which, in turn, led to an increase in androgen saturation of the animal body – the index of free androgens at the end of the study was 43.2&nbsp;%. The results are explained by the properties of the nanoparticles. Correcting oxidative stress, they increase the antioxidant potential, thereby normalizing the activity of endocrine glands and ways of regulating the germ-endocrine function of the gonads. The prospect of further research is to elucidate the effect of the correction of decreased reproductive capacity in boars under oxidative stress by nanoparticles of oxides of rare earth elements on the morphological state of the gonads

Mitochondrial potential (ΔΨ

Rare-earth-based nanoparticles (NPs) are widely used as fluorescent probes for imaging in vitro and in vivo. One of the challenges that restrain NPs applications in biomedical research is their effect on subcellular structures. In this paper, the ability of lanthanide NPs to affect the cellular oxidative balance and alter the mitochondrial function was analyzed. Since size and shape mutually affect the cellular internalization and intracellular distribution of NPs, the investigations were performed with NPs of spherical (GdYVO4:Eu3+, spindle-(GdVO4: Eu3+ and rod-like (LaVO4: Eu3+ shapes. Quantitative microfluorimetry with JC-1 (5,5′,6,6′-tetrachloro-1,1′,3,3′-tetraethylbenzimidazolocarbocyanine iodide) as a mitochondrial probe was used for monitoring of the mitochondrial transmembrane potential (ΔΨ m) in single living cells. Changes in the ratio of the JC-1 probe fluorescence were used to analyze the NPs effect on ΔΨ m. The fastest suppressive effect (within 1 hour) was found for spherical NPs. Gradual lowering of ΔΨ m was observed at the exposure of cells within 24 hours for all types of NPs. Exogenous thiols were required for ΔΨ m protection. The protective role of exogenous glutathione (GSH) proves that the increase of reactive oxygen species (ROS) formation with depletion of GSH can mediate NPs toxicity. The dynamics of the shape-dependent effect can be explained by the features of NPs transportation into cells

Comparative analysis of minor histocompatibility antigens genotyping methods

The wide range of techniques could be employed to find mismatches in minor histocompatibility antigens between transplant recipients and their donors. In the current study we compared three genotyping methods based on polymerase chain reaction (PCR) for four minor antigens. Three of the tested methods: allele-specific PCR, restriction fragment length polymorphism and real-time PCR with TaqMan probes demonstrated 100% reliability when compared to Sanger sequencing for all of the studied polymorphisms. High resolution melting analysis was unsuitable for genotyping of one of the tested minor antigens (HA-1) as it has linked synonymous polymorphism. Obtained data could be used to select the strategy for large-scale clinical genotyping