In the quest to treat intracellular infectious diseases and virus infection, nanoparticles (NPs) have been considered to be efficient tools for inducing potent immune responses, specifically cellular immunity. Antigen processing and presenting by antigen presenting cells (APCs) could influence immune response, especially the priming of T-cell-mediated cellular immunity. Here, we fabricated pH-responsive poly(d,l-lactic-co-glycolic acid) (PLGA) NPs with rapid antigen intracellular release behavior in APCs. The NPs, which had thin shells and large inner space, contain ammonium bicarbonate (NH4HCO3), which could regulate release in endosomes and lysosomes, acting as an antigen release promoter in dendritic cells (DCs), and were coencapsulated with antigen (ovalbumin, OVA). Hydrogen ions (H+) in DC endosomes and lysosomes (pH ∼5.0 and 6.5) could react with NH4HCO3 to generate NH3 and CO2, which broke NPs and released antigens. After uptake by DCs, antigens encapsulated in pH-responsive PLGA NPs could escape from lysosomes into the cytoplasm and be cross-presented. Moreover, the NPs induced up-regulation of co-stimulatory molecules and stimulated cytokine production. Mouse immunization with pH-responsive PLGA NPs induced greater lymphocyte activation, more antigen-specific CD8+ T cells, stronger cytotoxic capacity (IFN-γ and granzyme B), enhanced antigen-specific IgG antibodies, and higher serum IgG2a/IgG1, indicating cellular immunity. The NPs also improved generation of memory T cells to protect against reinfection. Thus, pH-responsive PLGA NPs, which induced strong cellular immune responses and offered antibody protection, could be potentially useful as effective vaccine delivery and adjuvant systems for the therapy of intracellular infectious diseases and virus infection.

The development of the Point-of-Care Testing (POCT) platform that combines convenience and cost-effectiveness is crucial for enabling the visual detection of disease biomarkers. In this work, a POCT platform for the sensitive in situ detection of prostate specific antigen (PSA) with dual-signal output was constructed by functionalizing the Eppendorf (EP) tube. This was achieved through the modification of aptamer hairpin probes (AHPs) on the lid of the EP tube and the assembly of a nanoenzyme hydrogel film on its inner wall. The target could trigger the release of Ag+ by AHP and subsequently activate Ag+-dependent DNAzyme (Ag-DNAzyme). This would initiate the cleavage of the DNA-Au/Pt NP hydrogel network, leading to the release of Au/Pt NPs. The released Au/Pt NPs exhibit both peroxidase (POD)-like and catalase (CAT)-like activity to produce a colorimetric response and induce liquid flow under pressure. Therefore, the target can be measured visually and quantitatively through colorimetric analysis and the measurement of total dissolved solids (TDS) using a pressure-triggered liquid flow device integrated into the platform. The designed platform is distinguished by its simplicity, specificity, cost-effectiveness, and remarkable sensitivity. It allows for the visual detection of PSA within concentration ranges of 0.5–100 ng/L (colorimetric) and 3–100 ng/L (TDS reading), boasting detection limits as low as 0.15 ng/L (colorimetric) and 0.57 ng/L (TDS reading). The strategy of target-triggered nanoenzyme release significantly enhances sensitivity and provides a guiding approach for visual biomarker detection.

The development of liquid biopsy methods for the accurate and reliable detection of miRNAs in whole blood is critical for the early diagnosis and monitoring of diseases. However, accurate quantification of miRNA expression levels remains challenging due to the complex matrix and low abundance of miRNAs in blood samples. Herein, we report a contactless signal output strategy with low background interference that ensures "zero-contact" between the reaction system and the colorimetry system. The designed target-induced magnetic ZnS/ZIF-90/ZnS network can serve as a unique signal amplifier and transducer. It releases hydrogen sulfide (H2S) gas in an acidic solution which can be concentrated in a droplet of only a few microliters in volume, etching the silver layer of Au@Ag nanostars (NSTs) in the droplet. This will lead to changes in the localized surface plasmon resonance signals of the NSTs. Finally, quantitative detection of let-7a is realized by measuring the offset value of the UV–vis absorption peak. Therefore, by virtue of the synergistic action of quadruple signal amplification methods, including catalytic hairpin assembly, ZnS/ZIF-90/ZnS, magnetic separation, and microextraction, the "All-in-Tube" ultrasensitive detection of low-abundance let-7a in whole blood is achieved with a detection limit as low as the aM level. In addition, the "zero-contact" signal output mode effectively solves the problem of complex matrix interference, demonstrating the great potential of this method for miRNA quantification in complex samples, such as whole blood.

Low-mass soluble β-amyloid peptide oligomers (LSAβOs) play a crucial role in the pathogenesis of Alzheimer's disease. However, these oligomers exhibit heterogeneity in terms of structure, stability, and stoichiometry, and their abundance in biofluids is low, making accurate identification challenging. In this study, we developed a DNA nanocage-assisted method for selective sizing and sensitive quantification of LSAβOs in serum. Using LSAβO less than 10 kDa (LSAβO10kD) and less than 30 kDa (LSAβO30kD) as models, the size-matching rules between DNA nanocages and LSAβOs were investigated, and two appropriate nanocages were selected for the detection of two LSAβOs, respectively. Both nanocages were functionalized by encapsulating oligomer's aptamer and a complementary sequence within their cavities. Once the LSAβO entered the corresponding nanocage cavity, the complementary sequence was released, triggering a hybridization chain reaction on an electrochemical sensing platform. The system achieved size-selective discrimination of LSAβO10kD with a linear range of 10–150 pM and LSAβO30kD with a linear range of 15–150 pM. Real sample testing confirmed the applicability of the method for blood-based diagnosis. The DNA nanocage-assisted electrochemical analysis platform provides an accurate, highly selective, and sensitive approach for oligomer analysis, which is significant for amyloid protein research and related disease diagnosis.

To address the challenge of chiral recognition in terms of efficiency and generality, we propose a novel fluorescence sensing approach by rationally designing metal-ion-responsive chiral molecular tweezers. The flexible and adaptable molecular tweezers enable facile recognition of 31 structurally varied chiral primary amine compounds, including amino acids, amino acid esters, and chiral amines. Notably, upon stimulation by zinc ions, the chiral molecular tweezers demonstrate a higher enantioselective fluorescence response. Combined density functional theory calculations reveal that the chiral sensing mechanism relies on differential reaction rates and potential hydrogen-bonding interactions between the two enantiomers and the chiral receptor, which results in one of the enantiomers forming a more abundant, stable, and structurally rigid complex with the receptor, resulting in a significant increase in the fluorescence intensity and enantioselectivity. The stimuli-responsive molecular tweezers approach provides a novel strategy for precise stereocontrol and universality of chiral recognition, offering a promising tool for applications in various fields.