We report a dual ionic cross-linking approach for the preparation of double-network hydrogels with robustness, high strength, and toughness, sodium alginate/poly(acrylamide- co-acrylic acid)/Fe3+ (SA/P(AAm- co-AAc)/Fe3+), in a facile "one-step" dual ionic cross-linking method. We take advantage of the abundant carboxyl groups on alginate molecules and the copolymer chains and their high coordination capacity with multivalent metal ions to obtain hydrogels with high strength and toughness. The optimal SA/P(AAm- co-AAc)/Fe3+ (SA 2 wt % and AAc 5 mol %) hydrogels showed a remarkable mechanical performance with 3.24 MPa tensile strength and 1228% strain, both of which remained stable with 76% water content and were highly swelling resistant in an aqueous environment. The hydrogels possessed high fatigue resistance, self-recovery, pH-triggered healing capability, shape memory, and reversible gel-sol transition facilitated by pH regulation. Moreover, they show three-dimensional (3D) printing processability by properly adjusting the solution viscosity. The approach may provide a convenient way of obtaining hydrogels having high strength and toughness with a number of desirable properties for a broad range of biomedical applications.

Adjuvanted soluble protein vaccines have been used extensively in humans for protection against various viral infections based on their robust induction of antibody responses. Here, soluble prefusion-stabilized spike trimers (preS dTM) from the severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV-2) were formulated with the adjuvant AS03 and administered twice to nonhuman primates (NHP). Binding and functional neutralization assays and systems serology revealed that NHP developed AS03-dependent multi-functional humoral responses that targeted multiple spike domains and bound to a variety of antibody FC receptors mediating effector functions in vitro. Pseudovirus and live virus neutralizing IC50 titers were on average greater than 1000 and significantly higher than a panel of human convalescent sera. NHP were challenged intranasally and intratracheally with a high dose (3×106 PFU) of SARS-CoV-2 (USA-WA1/2020 isolate). Two days post-challenge, vaccinated NHP showed rapid control of viral replication in both the upper and lower airways. Notably, vaccinated NHP also had increased spike-specific IgG antibody responses in the lung as early as 2 days post challenge. Moreover, vaccine-induced IgG mediated protection from SARS-CoV-2 challenge following passive transfer to hamsters. These data show that antibodies induced by the AS03-adjuvanted preS dTM vaccine are sufficient to mediate protection against SARS-CoV-2 and support the evaluation of this vaccine in human clinical trials.

Antibodies perform both neutralizing and non-neutralizing effector functions that protect against certain pathogen-induced diseases. A human antibody directed at the SARS-CoV-2 Spike N-terminal domain (NTD), DH1052, was recently shown to be non-neutralizing, yet it protected mice and cynomolgus macaques from severe disease. The mechanisms of NTD non-neutralizing antibody-mediated protection are unknown. Here we show that Fc effector functions mediate NTD non-neutralizing antibody (non-nAb) protection against SARS-CoV-2 MA10 viral challenge in mice. Though non-nAb prophylactic infusion did not suppress infectious viral titers in the lung as potently as neutralizing antibody (nAb) infusion, disease markers including gross lung discoloration were similar in nAb and non-nAb groups. Fc functional knockout substitutions abolished non-nAb protection and increased viral titers in the nAb group. Fc enhancement increased non-nAb protection relative to WT, supporting a positive association between Fc functionality and degree of protection from SARS-CoV-2 infection. For therapeutic administration of antibodies, non-nAb effector functions contributed to virus suppression and lessening of lung discoloration, but the presence of neutralization was required for optimal protection from disease. This study demonstrates that non-nAbs can utilize Fc-mediated mechanisms to lower viral load and prevent lung damage due to coronavirus infection.

Abstract SARS-CoV in 2003, SARS-CoV-2 in 2019, and SARS-CoV-2 variants of concern (VOC) can cause deadly infections, underlining the importance of developing broadly effective countermeasures against Group 2B Sarbecoviruses, which could be key in the rapid prevention and mitigation of future zoonotic events. Here, we demonstrate the neutralization of SARS-CoV, bat CoVs WIV-1 and RsSHC014, and SARS-CoV-2 variants D614G, B.1.1.7, B.1.429, B1.351 by a receptor-binding domain (RBD)-specific antibody DH1047. Prophylactic and therapeutic treatment with DH1047 demonstrated protection against SARS-CoV, WIV-1, RsSHC014, and SARS-CoV-2 B1.351infection in mice. Binding and structural analysis showed high affinity binding of DH1047 to an epitope that is highly conserved among Sarbecoviruses. We conclude that DH1047 is a broadly neutralizing and protective antibody that can prevent infection and mitigate outbreaks caused by SARS-like strains and SARS-CoV-2 variants. Our results argue that the RBD conserved epitope bound by DH1047 is a rational target for pan Group 2B coronavirus vaccines.

Poly(vinylidene fluoride) (PVDF) membranes with highly hydrophilic and antifouling properties are desirable for oily wastewater treatment. Herein, we report (1) a strategy of bulk modification of PVDF by in situ integration of PVDF and a particle-based double-network (PDN) hydrogel, poly-2-acrylamido-2-methylpropanesulfonate/polyacrylamide (PAMPS/PAAm), via a strong PDN and PVDF interpenetrating polymer network (PDN–PVDF IPN) to obtain a PVDF/PDN solution and (2) the subsequent casting of it into a microfiltration membrane via spray-assisted non-solvent-induced phase separation (SANIPS). The IPN structure modulates the surface segregation behavior of the highly hydrophilic and robust PDN hydrogel in the process of SANIPS, endowing the resulting PVDF/PDN membrane with excellent bulk mechanical properties and much enhanced wettability and thereby high oil/water emulsion separation efficiency and antifouling performance. Moreover, the PVDF/PDN membrane presented good chemical stability upon soaking in strongly acidic and alkaline solutions for an extensive time. Our work expands the research in phase-inversion-based antifouling oil/water separation materials.