Laser mediated remote release of encapsulated fluorescently labeled polymers from nanoengineered polyelectrolyte multilayer capsules containing gold sulfide core/gold shell nanoparticles in their walls is observed in real time on a single capsule level. We have developed a method for measuring the temperature increase and have quantitatively investigated the influence of absorption, size, and surface density of metal nanoparticles using an analytical model. Experimental measurements and numerical simulations agree with the model. The treatment presented in this work is of general nature, and it is applicable to any system where nanoparticles are used as absorbing centers. Potential biomedical applications are highlighted.

Background Immunotherapy represents the future of clinical cancer treatment. The type of cancer cell death determines the antitumor immune response and thereby contributes to the efficacy of anticancer therapy and long-term survival of patients. Induction of immunogenic apoptosis or necroptosis in cancer cells does activate antitumor immunity, but resistance to these cell death modalities is common. Therefore, it is of great importance to find other ways to kill tumor cells. Recently, ferroptosis has been identified as a novel, iron-dependent form of regulated cell death but whether ferroptotic cancer cells are immunogenic is unknown. Methods Ferroptotic cell death in murine fibrosarcoma MCA205 or glioma GL261 cells was induced by RAS-selective lethal 3 and ferroptosis was analyzed by flow cytometry, atomic force and confocal microscopy. ATP and high-mobility group box 1 (HMGB1) release were detected by luminescence and ELISA assays, respectively. Immunogenicity in vitro was analyzed by coculturing of ferroptotic cancer cells with bone-marrow derived dendritic cells (BMDCs) and rate of phagocytosis and activation/maturation of BMDCs (CD11c + CD86 + , CD11c + CD40 + , CD11c + MHCII + , IL-6, RNAseq analysis). The tumor prophylactic vaccination model in immune-competent and immune compromised (Rag-2 −/− ) mice was used to analyze ferroptosis immunogenicity. Results Ferroptosis can be induced in cancer cells by inhibition of glutathione peroxidase 4, as evidenced by confocal and atomic force microscopy and inhibitors’ analysis. We demonstrate for the first time that ferroptosis is immunogenic in vitro and in vivo. Early, but not late, ferroptotic cells promote the phenotypic maturation of BMDCs and elicit a vaccination-like effect in immune-competent mice but not in Rag-2 −/− mice, suggesting that the mechanism of immunogenicity is very tightly regulated by the adaptive immune system and is time dependent. Also, ATP and HMGB1, the best-characterized damage-associated molecular patterns involved in immunogenic cell death, have proven to be passively released along the timeline of ferroptosis and act as immunogenic signal associated with the immunogenicity of early ferroptotic cancer cells. Conclusions These results pave the way for the development of new therapeutic strategies for cancers based on induction of ferroptosis, and thus broadens the current concept of immunogenic cell death and opens the door for the development of new strategies in cancer immunotherapy.

In this paper we review the recent contributions of polyelectrolyte microcapsules in the biomedical field, comprising in vitro and in vivodrug delivery as well as their applications as biosensors.

Layer-by-layer (LbL) assembly is a widely used tool for engineering materials and coatings. In this Perspective, dedicated to the memory of ACS Nano associate editor Prof. Dr. Helmuth Möhwald, we discuss the developments and applications that are to come in LbL assembly, focusing on coatings, bulk materials, membranes, nanocomposites, and delivery vehicles.

Abstract Filamentous cable bacteria display unrivalled long-range electron transport, generating electrical currents over centimeter distances through a highly ordered network of fibers embedded in their cell envelope. The conductivity of these periplasmic wires is exceptionally high for a biological material, but their chemical structure and underlying electron transport mechanism remain unresolved. Here, we combine high-resolution microscopy, spectroscopy, and chemical imaging on individual cable bacterium filaments to demonstrate that the periplasmic wires consist of a conductive protein core surrounded by an insulating shell layer. The core proteins contain a sulfur-ligated nickel cofactor, and conductivity decreases when nickel is oxidized or selectively removed. The involvement of nickel as the active metal in biological conduction is remarkable, and suggests a hitherto unknown form of electron transport that enables efficient conduction in centimeter-long protein structures.

Hydrogel systems formed with polymers possessing functional groups are widely explored for the removal of heavy metal ions due to their high adsorption capability, while numerous inorganic micro-nano-particles have been investigated as well due to their potential to bring in complementary properties to organic constituents. However, challenges still remain to design an efficient system for water purification. Here, a double cross-linked system with polyvinyl alcohol (PVA) and sodium alginate (SA) was developed by freeze-thaw cycles and Ca2+-induced cross-linking. Importantly, calcium carbonate (CaCO3) particles with a high adsorption capacity were doped via an in-situ method, which enhanced mechanical properties of PVA/SA hybrid films. Additionally, CaCO3 doubled the Cu2+ adsorption efficiency of PVA/SA/CaCO3 compared to that of PVA/SA, and finally reached an adsorption equilibrium (Ae) of 95 %. PVA/SA/CaCO3 experienced a typical pseudo-second-order adsorption kinetic model and the Langmuir model of adsorption isotherm, indicating that the adsorption process was more inclined to monolayer chemisorption. The adsorption thermodynamic revealed that the adsorption process was spontaneous and exothermic. The highly efficient adsorption of Cu2+ ions by PVA/SA/CaCO3 was the result of the synergistic adsorption mechanism of electrostatic interaction, complexation, cation exchange and ionic reaction. Regeneration experiment and comparative results shows that PVA/SA/CaCO3 has greater application potential for wastewater purification.

Abstract Isogenic bacterial populations are known to exhibit phenotypic heterogeneity at the single cell level. Because of difficulties in assessing the phenotypic heterogeneity of a single taxon in a mixed community, the importance of this deeper level of organisation remains relatively unknown for natural communities. In this study, we have used membrane-based microcosms that allow the probing of the phenotypic heterogeneity of a single taxon while interacting with a synthetic or natural community. Individual taxa were studied under axenic conditions, as members of a coculture with physical separation, and as a mixed culture. Phenotypic heterogeneity was assessed through both flow cytometry and Raman spectroscopy. Using this setup, we investigated the effect of microbial interactions on the individual phenotypic heterogeneities of two interacting drinking water isolates. We have demonstrated that interactions between these bacteria lead to an adjustment of their individual phenotypic diversities, and that this adjustment is conditional on the bacterial taxon. Importance Laboratory studies have shown the impact of phenotypic heterogeneity on the survival and functionality of isogenic populations. As phenotypic heterogeneity is known to play an important role in pathogenicity and virulence, antibiotics resistance, biotechnological applications and ecosystem properties, it is crucial to understand its influencing factors. An unanswered question is whether bacteria in mixed communities influence the phenotypic heterogeneity of their community partners. We found that coculturing bacteria leads to a reduction in their individual phenotypic heterogeneities, which led us to the hypothesis that the individual phenotypic diversity of a taxon is dependent on the community composition.

In this study, imaging flow cytometry (iFCM), confocal laser scanning microscopy (CLSM) and Raman microscopy were compared for their ability to detect lipid bodies in Phaeodactylum tricornutum (a diatom) and Nannochloropsis oculata. These two microalgae belonging to a different phylum were cultivated under standard growing conditions and analysed in the mid-exponential and early stationary growth phase. Lipids were detected using Nile red as a fluorescent dye. Spectral unmixing was applied in CLSM to separate the fluorescent signals from neutral lipids, polar lipids and pigments. CLSM was able to detect lipid bodies in a higher number of cells compared to iFCM or Raman microscopy. Pigments were interfering with the lipid body detection in iFCM while proteins were interfering in Raman microscopy. Nevertheless, the increase in lipid body area per cell from the mid-exponential phase to the early stationary growth phase follows a similar trend for both CLSM and iFCM.

Buckwheat starch has attracted worldwide attention in the food industry as a valuable raw material or food additive. Nitrogen (N) and sulfur (S) are two nutrients essential to ensure grain quality. This study investigated the combined application of N fertilizer (0, 45 and 90 kg N ha