Before researchers apply nanomaterials (NMs) in biomedicine, they need to understand the blood circulation and clearance profile of these materials in vivo. These qualities determine the balance between nanomaterial-induced activity and unwanted toxicity. NMs have heterogeneous characteristics: they combine the bulk properties of solids with the mobility of molecules, and their highly active contact interfaces exhibit diverse functionalities. Any new and unexpected circulation features and clearance patterns are of great concern in toxicological studies and pharmaceutical screens. A number of studies have reported that NMs can enter the bloodstream directly during their application or indirectly via inhalation, ingestion, and dermal exposure. Due to the small size of NMs, the blood can then transport them throughout the circulation and to many organs where they can be stored.In this Account, we discuss the blood circulation and organ clearance patterns of NMs in the lung, liver, and kidney. The circulation of NMs in bloodstream is critical for delivery of inhalable NMs to extrapulmonary organs, the delivery of injectable NMs, the dynamics of tissue redistribution, and the overall targeting of drug carriers to specific cells and organs. The lung, liver, and kidney are the major distribution sites and target organs for NMs exposure, and the clearance patterns of NMs in these organs are critical for understanding the in vivo fate of NMs.Current studies suggest that multiple factors control the circulation and organ clearance of NMs. The size, shape, surface charge, surface functional groups, and aspect ratio of NMs as well as tissue microstructures strongly influence the circulation of NMs in bloodstream, their site-specific extravasation, and their clearance profiles within organs. Therefore structure design and surface modification can improve biocompatibility, regulate the in vivo metabolism, and reduce the toxicity of NMs.The biophysicochemical interactions occurring between NMs and between NMs and the biological milieu after the introduction of NMs into living systems may further influence the blood circulation and clearance profiles of NMs. These interactions can alter properties such as agglomeration, phase transformations, dissolution, degradation, protein adsorption, and surface reactivity. The physicochemical properties of NMs change dynamically in vivo thereby making the metabolism of NMs complex and difficult to predict. The development of in situ, real-time, and quantitative techniques, in vitro assays, and the adaptation of physiologically-based pharmacokinetic (PBPK) and quantitative structure–activity relationship (QNSAR) modeling for NMs will streamline future in vivo studies.

Abstract Carbon nanotubes (CNTs) hold promise in manufacturing, environmental, and biomedical applications, as well as food and agricultural industries. Previous observations have shown that CNTs have antimicrobial activity; however, the impact of CNTs to human gut microbes has not been investigated. Here, the antibacterial activity of CNTs against the microbes commonly encountered in the human digestion system— L. acidophilus , B. adolescentis , E. coli , E. faecalis , and S. aureus —are evaluated. The bacteria studied include pathogenic and non‐pathogenic, gram‐positive and negative, and both sphere and rod strains. In this study, CNTs, including single‐walled CNTs (SWCNTs, 1–3 μm), short and long multi‐walled CNTs (s‐MWCNTs: 0.5–2 μm; l‐MWCNTs: >50 μm), and functionalized multi‐walled CNTs (hydroxyl‐ and carboxyl‐modification, 0.5–2 μm), all have broad‐spectrum antibacterial effects. Notably, CNTs may selectively lyse the walls and membranes of human gut microbes, depending on not only the length and surface functional groups of CNTs, but also the shapes of the bacteria. The mechanism of antibacterial activity is associated with their diameter‐dependent piercing and length‐dependent wrapping on the lysis of microbial walls and membranes, inducing release of intracellular components DNA and RNA and allowing a loss of bacterial membrane potential, demonstrating complete destruction of bacteria. Thin and rigid SWCNT show more effective wall/membrane piercing on spherical bacteria than MWCNTs. Long MWCNT may wrap around gut bacteria, increasing the area making contact with the bacterial wall. This work suggests that CNTs may be broad‐spectrum and efficient antibacterial agents in the gut, and selective application of CNTs could reduce the potential hazard to probiotic bacteria.

Coronary heart disease (CHD) and cognitive impairment frequently co-occur in aging populations, yet the molecular mechanisms linking these conditions remain unclear. This study aims to elucidate the roles of key aging-related genes (ARGs), specifically FKBP5 and DDIT3, in the pathophysiology of CHD and cognitive impairment, and to evaluate the therapeutic potential of stellate ganglion block (SGB). Using single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) and bulk RNA sequencing (bulk RNA-seq) data, we identified FKBP5 and DDIT3 as pivotal genes upregulated in both conditions. Experimental findings show that SGB effectively modulates these ARG-related pathways through autonomic regulation, specifically suppressing estrogen and NF-κB signaling pathways, thereby reducing the expression of pro-inflammatory cytokines such as SRC, MMP2, FKBP5, IRAK1, and MYD88, while upregulating the vasodilation-related gene NOS3. This modulation improved endothelial and cardiac function and enhanced cerebral blood flow (CBF), leading to cognitive improvement. Behavioral assessments, including novel object recognition (NOR) and Morris water maze (MWM) tests, demonstrated that SGB-treated rats outperformed untreated MI rats, with significant cognitive recovery over time. Further support from laser Doppler flowmetry (LDF) and electroencephalogram (EEG) analyses revealed increased left frontal blood flow and stabilized neural activity, indicating a favorable neurophysiological environment for cognitive rehabilitation. Our findings suggest that left stellate ganglion block (LSGB) provides both cardiac and cognitive benefits through targeted gene modulation, establishing its therapeutic potential for addressing the intersecting pathologies of CHD and cognitive impairment.

Cardiopulmonary resuscitation (CPR) after cardiac arrest (CA) is an important cause of neurological impairment and leads to considerable morbidity and mortality. The stability of the blood-brain barrier (BBB) is crucial for minimizing secondary neurological damage and improving long-term prognosis. However, the precise mechanisms and regulatory pathways that contribute to BBB dysfunction after CPR remain elusive. GYY4137 is an innovative hydrogen sulfide slow-release agent with excellent properties as a hydrogen sulfide substitute. The aim of this study was to investigate the protective effects of GYY4137 on CA/CPR and the underlying mechanisms of BBB protection. The effects of GYY4137 on systemic inflammation, BBB integrity, and autophagy were evaluated using a mouse CA/CPR model. The underlying mechanisms of occludin changes associated with GYY4137 were investigated using oxygen-glucose deprivation / reoxygenation (OGD/R) model. ELISA, neurological function and other tests showed that GYY4137 ameliorates systemic inflammation and neurological prognosis. Western blotting, transwell migration and tube formation assays showed that GYY4137 improves BBB function both in vivo and in vitro. The detection of autophagy flow and protein degradation pathways showed the inhibition of occludin reduction by GYY4137 was mainly achieved by suppressing autophagy mediated degradation. Taken together, GYY4137 may improve BBB dysfunction following CPR by increasing occludin content. This effect was achieved by inhibiting autophagic degradation rather than promoting synthesis. GYY4137 also mitigated systemic inflammation and improved neurological outcomes after CA/CPR. In summary, our study provides valuable insights into protecting the integrity of BBB and improving neurological outcomes after CPR.

Abstract Inflammatory bowel disease (IBD) poses a significant challenge due to its intricate pathogenesis. NSD2, a histone methyltransferase responsible for dimethylating histone 3 at lysine 36, is associated with transcriptional activation. However, the precise role of NSD2 in IBD remains unexplored. In this study, we discovered a downregulation of NSD2 in both the intestinal epithelial cells (IECs) of patients and the IBD mouse model. Deficiency of NSD2 in mouse IECs aggravated epithelial barrier disruption and inflammatory response in IBD. Mechanically, NSD2 loss downregulated H3K36me2 and FMO (taurine-synthesis enzyme) mRNA in IECs, resulting in decreased taurine biosynthesis in IECs. Importantly, supplementation with taurine significantly attenuated the symptoms of NSD2 deficiency-induced IBD. These data demonstrate that NSD2 plays a pivotal role in maintaining FMOs-mediated taurine biosynthesis to prevent intestinal inflammation. Our findings also underscore the importance of NSD2-H3K36me2-mediated taurine biosynthesis in maintaining intestinal mucosal barrier homeostasis.

Abstract It is necessary to regularly diagnose highway health status. The current evaluation system pays less attention to internal damages, which makes the evaluation results not comprehensive and accurate enough. Therefore, Multi frequency array ground penetrating radar and falling weight deflectometer are adopted to detect the thickness of structural layers, underground disease, and structural bearing capacity. Establish evaluation criteria, quantify and grade the detection results, comprehensively evaluate health status of highways. Experiment results demonstrate the feasibility and effectiveness of this method.

It is crucial for understanding mechanisms of drug action to quantify the three-dimensional (3D) drug distribution within a single cell at nanoscale resolution. Yet it remains a great challenge due to limited lateral resolution, detection sensitivities, and reconstruction problems. The preferable method is using X-ray nano-computed tomography (Nano-CT) to observe and analyze drug distribution within cells, but it is time-consuming, requiring specialized expertise, and often subjective, particularly with ultrasmall metal nanoparticles (NPs). Furthermore, the accuracy of batch data analysis through conventional processing methods remains uncertain. In this study, we used radioenhancer ultrasmall HfO

Introduction A growing body of evidence suggests that alcohol use disorders coexist with depression. However, the causal relationship between alcohol consumption and depression remains a topic of controversy. Methods We conducted a two-sample two-way Mendelian randomization analysis using genetic variants associated with alcohol use and major depressive disorder from a genome-wide association study. Results Our research indicates that drinking alcohol can reduce the risk of major depression (odds ratio: 0.71, 95% confidence interval: 0.54~0.93, p = 0.01), while increasing the frequency of drinking can increase the risk of major depression (odds ratio: 1.09, 95% confidence interval: 1.00~1.18, p = 0.04). Furthermore, our multivariate MR analysis demonstrated that even after accounting for different types of drinking, the promoting effect of drinking frequency on the likelihood of developing major depression still persists (odds ratio: 1.13, 95% confidence interval: 1.04~1.23, p = 0.005). Additionally, mediation analysis using a two-step MR approach revealed that this effect is partially mediated by the adiposity index, with a mediated proportion of 37.5% (95% confidence interval: 0.22 to 0.38). Discussion In this study, we found that alcohol consumption can alleviate major depression, while alcohol intake frequency can aggravate it.These findings have important implications for the development of prevention and intervention strategies targeting alcohol-related depression.