Food nanotechnology involves the utilization of nanocarrier systems to stabilize the bioactive materials against a range of environmental and chemical changes as well as to improve their bioavailability. Nanoliposome technology presents exciting opportunities for food technologists in areas such as encapsulation and controlled release of food materials, as well as the enhanced bioavailability, stability, and shelf-life of sensitive ingredients. Liposomes and nanoliposomes have been used in the food industry to deliver flavors and nutrients and, more recently, have been investigated for their ability to incorporate antimicrobials that could aid in the protection of food products against microbial contamination. In this paper, the main physicochemical properties of liposomes and nanoliposomes are described and some of the industrially applicable methods for their manufacture are reviewed. A summary of the application of nanoliposomes as carrier vehicles of nutrients, nutraceuticals, enzymes, food additives, and food antimicrobials is also presented.

Abstract Cardiovascular disease is one of the most significant causes of death globally, especially in regions where unhealthy diets are prevalent and dietary fibre intake is low. 1,2 Fibre, particularly prebiotic types that feed gut microbes, is essential for maintaining healthy gut microbial ecosystems. 3 One assumption has been that cardiovascular health relates directly to lifestyle choices in adult life. Here, we show in mice that some of these benefits operate from the prenatal stage and relate to the diet and gut microbiome of the mother. Intake of fibre during pregnancy shaped the mothers’ gut microbiome, which had a lasting founding effect on the offspring’s microbial composition and function. Maternal fibre intake during pregnancy significantly changed the cardiac cellular and molecular landscape in the offspring, protecting them against the development of cardiac hypertrophy, remodelling, and inflammation. These suggest a role for foetal exposure to maternal-derived gut microbial metabolites, which are known to cross the placenta and drive epigenetic changes. Maternal fibre intake led to foetal epigenetic reprogramming of the atrial natriuretic peptide gene ( Nppa ), protective against heart failure. These results underscore the importance of dietary intake and the gut microbiome of the mother during pregnancy for cardiovascular disease in the offspring.

Abstract Fermentation of dietary fibre by the gut microbiota leads to the production of metabolites called short-chain fatty acids (SCFAs), which have emerged as potent regulators of immune, metabolic, and tissue barrier functions. More recently, a high fibre diet and SCFA supplementation were shown to lower blood pressure and be cardio-protective. SCFAs activate host signalling responses via the receptors GPR41 and GPR43, which have redundancy in their signalling pathways. Whether these receptors play a role in hypertension or mediate the cardio-protective effects of fibre remains unknown. Using an experimental model that lacks both GPR41 and GPR43, we show that lack of signalling via these receptors increases risk to high blood pressure and leads to cardiorenal fibrosis and hypertrophy. Moreover, we demonstrate that GPR41/43 signalling is essential in maintaining gut epithelial barrier, which prevents the translocation of the bacterial toxins lipopolysaccharides (LPS) from entering the peripheral circulation. In the absence of GPR41/43, this is accompanied by macrophage infiltration to the kidneys, resulting in pro-inflammatory cytokine production. Using an antagonist against the LPS’ receptor, TLR4, a potent pro-inflammatory signalling pathway, we were able to rescue the cardiovascular phenotype in GPR41/43 knockout mice. We also demonstrate that GPR41/43 are, at least partially, responsible for the blood pressure- lowering and cardio-protective effects of a high fibre diet; however, improvements of gut barrier integrity and macrophages in the kidney were independent of GPR41/43 signalling. Finally, using the UK Biobank, we provide translational evidence that variants associated with lower expression of both GPR41/43 are more prevalent in hypertensive patients. Our findings highlight that lack of SCFA-receptor signalling via both GPR41/43 increases risk of high blood pressure, suggesting these receptors could be targeted as a new treatment.

Abstract A hallmark of chronic infections are polymicrobial biofilms. The forces governing assembly and maturation of these microbial ecosystems are largely unexplored but the consequences on host response and clinical outcome can be significant. In the context of wound healing, formation of a biofilm and a stable microbial community structure is associated with impaired tissue repair resulting in a non-healing chronic wound. These types of wounds can persist for years simmering below the threshold of classical clinical infection or cycling through phases of recurrent infection. In the most severe outcome amputation of lower extremities may occur if spreading infection ensues. Here we take an ecological perspective to study priority effects and competitive exclusion on overall biofilm community structure in a three-membered community of microbes derived from a chronic wound. We find that priority effects occur across both biotic and abiotic substrates, and ecological interactions can alter both fungal physiology and host inflammatory response. We show that bacterial-competition occurs for binding to fungal structures, and some species trigger the yeast-hyphae switch, resulting in enhanced neutrophil killing and inflammation. Collectively, the results presented here facilitate our understanding of fungal-bacterial microbial community dynamics and their effects on, host-microbe interactions, pathogenesis, and ultimately, wound healing.

Abstract Lipid droplets (LDs) are upregulated by host cells in the face of pathogen infection, however, the reason for this phenomenon remains largely unknown. Here, we demonstrate that virally induced LDs house a distinct and dynamic proteome containing key antiviral signalling pathway members, including the essential pattern recognition receptor; RIG-I, key adaptor proteins; STAT1 and STAT2 and prominent interferon inducible proteins; viperin and MX1. Changes in the LD proteome were underpinned by specific key changes in the lipidome of virally driven LDs, particularity in the phospholipid membrane. Following virus infection, key antiviral proteins formed complex protein-protein interactions on the LD surface, positioning this organelle as a key antiviral signalling platform for the first time. It is clear that dynamic regulation of both the proteome and the lipidome of LDs occurs rapidly following viral infection towards the initiation of a successful innate immune response.

There is a pressing need for new biomaterials that are printable, stiff and highly biocompatible. This is primarily due to the inverse relationship between the printability and viscosity of hydrogels. Cell-laden, printable, rigid biomaterials are needed for replicating stiffer tissues such as cartilage in regenerative medicine, modelling the fibrosis of tissue and cancer microenvironments, as well as in non-cellular research fields such as biosensors. Here, we have designed a hybrid material compromised of self-assembled Fmoc-FF peptide assemblies dispersed throughout a sodium alginate matrix. The resultant hybrid bioink has a stiffness up to 10 times greater than sodium alginate alone but remains highly printable, even when laden with high concentrations of cells. In addition, the thixotropic self-assembled peptide assemblies gave the hybrid bioinks highly desirable self-healing capabilities. The choice of solvent used to initially dissolve the peptides made significant differences to both the physical properties and the biocompatibility of the bioinks, with the best performing able to support the growth of encapsulated macrophages over 5 days. Our developed hybrid materials allow the bioprinting of materials previously considered too stiff to extrude without causing shear induced cytotoxicity with applications in tissue engineering and biosensing.

The fungal pathogen Candida albicans is capable of causing lethal infections in humans. Its pathogenic potential is due in part to the ability to resist various stress conditions in the host, including oxidative stress. Recent studies showed that a family of four flavodoxin-like proteins (Pst1, Pst2, Pst3, Ycp4) that function as quinone reductases promotes resistance to oxidation and is needed for virulence. Therefore, in this study Zta1 was examined because it belongs to a structurally distinct family of quinone reductases that are highly conserved in eukaryotes and have been called the ζ-crystallins. The levels of Zta1 in C. albicans rapidly increased after exposure to oxidants, consistent with a role in resisting oxidative stress. Accumulation of reactive oxygen species was significantly higher in cells lacking ZTA1 upon exposure to quinones and other oxidants. Furthermore, deletion of ZTA1 in a mutant lacking the four flavodoxin-like proteins, resulted in further increased susceptibility to quinones, indicating that these distinct quinone reductases work in combination. These results demonstrate that Zta1 contributes to C. albicans survival after exposure to oxidative conditions, which increases the understanding of how C. albicans resists stressful conditions in the host.

Abstract MicroRNA miR-181a is down-regulated in the kidneys of hypertensive patients and hypertensive mice. In vitro , miR-181a is a posttranslational inhibitor of renin expression, but pleiotropic mechanisms by which miR-181a may influence blood pressure (BP) are unknown. Here we determined whether deletion of miR-181a/b-1 in vivo changes BP and the molecular mechanisms involved at the single-cell level. We developed a knockout mouse model lacking miR-181a/b-1 genes using CRISPR/Cas9 technology. Radio-telemetry probes were implanted in twelve-week-old C57BL/6J wild-type and miR-181a/b-1 knockout mice. Systolic and diastolic BP were 4-5mmHg higher in knockout compared with wild-type mice over 24-hours ( P<0 . 01 ). Compared with wild-type mice, renal renin was higher in the juxtaglomerular cells of knockout mice. BP was similar in wild-type mice on a high (3.1%) versus low (0.3%) sodium diet (+0.4±0.8mmHg) but knockout mice showed salt sensitivity (+3.3±0.8mmHg, P<0 . 001 ). Since microRNAs can target several mRNAs simultaneously, we performed single-nuclei RNA-sequencing in 6,699 renal cells. We identified 12 distinct types of renal cells, all of which had genes that were dysregulated. This included genes involved in renal fibrosis and inflammation such as Stat4, Col4a1, Cd81, Flt3l, Cxcl16, Smad4 . We observed up-regulation of pathways related to the immune system, inflammatory response, reactive oxygen species and nerve development, consistent with higher tyrosine hydroxylase. In conclusion, downregulation of the miR-181a gene led to increased BP and salt sensitivity in mice. This is likely due to an increase in renin expression in juxtaglomerular cells, as well as microRNA-driven pleiotropic effects impacting renal pathways associated with hypertension.