Abstract Antibody-antigen (Ab-Ag) interactions are canonically described by a model which exclusively accommodates non-interaction (0) or reproducible-interaction (RI) states, yet this model is inadequate to explain often-encountered non-reproducible signals. Here, by monitoring diverse experimental systems and confirmed COVID-19 clinical sera using a peptide microarray, we observed that non-specific interactions (NSI) comprise a substantial proportion of non-reproducible antibody-based results. This enabled our discovery and capacity to reliably identify non-reproducible Ab-Ag interactions (NRI), as well as our development of a powerful explanatory model (“0-RI-NRI-Hook four-state model”) that is [mAb]-dependent, regardless of specificity, which ultimately shows that both NSI and NRI are not predictable yet certain-to-happen. In experiments using seven FDA-approved mAb drugs, we demonstrated the use of NSI counts in predicting epitope type. Beyond challenging the centrality of Ab-Ag interaction specificity data in serology and immunology, our discoveries also facilitated the rapid development of a serological test with uniquely informative COVID-19 diagnosis performance.

Fluorescent solvatochromic dyes that are sensitive to the nature of local microenvironmental, have been explored as probes in applications ranging from the imaging biomolecules to understanding of basic biomolecule functions. To expand the scope of fluorescent solvatochromic dyes for G-quadruplex (G4) DNA structures, and to illustrate the relationship between structure and properties, three newly designed D-π-A type fluorescent dyes were synthesized by introducing diarylimidazole to carbazole skeleton linked to benzene, furan or thiophene π-conjugated bridge and connected with pyridinium acceptor, respectively. Their structural characteristics, optical properties, and G4 DNA binding properties were discussed in detail. In general, the incorporation of furan and thiophene as π-conjugated bridges leads the better conjugation and molecular coplanarity with more efficient intramolecular charge transfer (ICT) effect compared with benzene bridge. The fluorescence intensities induced upon interaction were found that TP-6 with thiophene π-conjugated bridge had the strongest response toward G4 DNAs. In addition, the application of this dye as a fluorescent agent for living cell imaging was also demonstrated.

Pulsating ventilation has been drawing extensive attention recently. Computational fluid dynamics (CFD), as a widely used and effective tool for investigating pulsating ventilation, often consumes significant computation time. To identify a suitable numerical scheme for this circumstance, we adopted the standard incremental pressure-correction (SIPC) method with higher-order temporal discretization schemes to simulate indoor airflow. To further improve the simulation efficiency, two adaptive time step size schemes were proposed and used to simulate both long-period and short-period pulsating ventilation conditions. Results showed that the SIPC scheme offers accuracy comparable to the PISO (pressure-implicit with splitting of operators) algorithm while saving about 40% of computation time. Higher-order temporal discretization schemes have minimal impact on the accuracy and stability of the SIPC scheme for simulating pulsating airflow, with the first-order Euler backward implicit scheme showing slightly higher efficiency. Compared to the conventional fixed time step size scheme (fixed scheme), both adaptive time step size schemes significantly reduce computation time with negligible impact on accuracy. The scheme that controls time step size based on a given maximum Courant number (MaxCo scheme) saves about 35% of computation time, while the scheme that combines a given maximum Courant number with the curvature of the inlet velocity-time curve (MaxCo+K scheme) to control time step size saves nearly 30%. Although the MaxCo+K scheme requires about 10% more computation time than the MaxCo scheme, it improved accuracy by approximately 10% by more accurately capturing the inlet velocity boundary condition in the short-period pulsating ventilation simulation.