Chemodynamic therapy (CDT) employs Fenton catalysts to kill cancer cells by converting intracellular H2O2 into hydroxyl radical (•OH), but endogenous H2O2 is insufficient to achieve satisfactory anticancer efficacy. Despite tremendous efforts, engineering CDT agents with specific and efficient H2O2 self-supplying ability remains a great challenge. Here, we report the fabrication of copper peroxide (CP) nanodot, which is the first example of a Fenton-type metal peroxide nanomaterial, and its use as an activatable agent for enhanced CDT by self-supplying H2O2. The CP nanodots were prepared through coordination of H2O2 to Cu2+ with the aid of hydroxide ion, which could be reversed by acid treatment. After endocytosis into tumor cells, acidic environment of endo/lysosomes accelerated the dissociation of CP nanodots, allowing simultaneous release of Fenton catalytic Cu2+ and H2O2 accompanied by a Fenton-type reaction between them. The resulting •OH induced lysosomal membrane permeabilization through lipid peroxidation and thus caused cell death via a lysosome-associated pathway. In addition to pH-dependent •OH generation property, CP nanodots with small particle size showed high tumor accumulation after intravenous administration, which enabled effective tumor growth inhibition with minimal side effects in vivo. Our work not only provides the first paradigm for fabricating Fenton-type metal peroxide nanomaterials, but also presents a new strategy to improve CDT efficacy.

Single-protein spectroscopy The spin of a single nitrogen-vacancy (NV) center in diamond is a highly sensitive magnetic-field sensor. Shi et al. used the NV center to detect a nitroxidelabeled protein through electron spin resonance under ambient conditions (see the Perspective by Hemmer and Gomes). The strength of the interaction and the details of the hyperfine interaction between the electron and nitrogen spin revealed the position and orientation of the spin label relative to the NV center. The findings also elucidate the dynamical motions of the protein on the diamond surface. Science , this issue p. 1135 ; see also p. 1072

Abstract Quantum spin liquid (QSL) is a novel state of matter which refuses the conventional spin freezing even at 0 K. Experimentally searching for the structurally perfect candidates is a big challenge in condensed matter physics. Here we report the successful synthesis of a new spin-1/2 triangular antiferromagnet YbMgGaO 4 with "Equation missing" sy m metry. The compound with an ideal two-dimensional and spatial isotropic magnetic triangular-lattice has no site-mixing magnetic defects and no antisymmetric Dzyaloshinsky-Moriya (DM) interactions. No spin freezing down to 60 mK (despite θ w ~ −4 K), the power-law temperature dependence of heat capacity and nonzero susceptibility at low temperatures suggest that YbMgGaO 4 is a promising gapless (≤|θ w |/100) QSL candidate. The residual spin entropy, which is accurately determined with a non-magnetic reference LuMgGaO 4 , approaches zero (<0.6%). This indicates that the possible QSL ground state (GS) of the frustrated spin system has been experimentally achieved at the lowest measurement temperatures.

This study proposes a facile method for synthesis of Au-coated magnetic nanoparticles (AuMNPs) core/shell nanocomposites with nanoscale rough surfaces. MnFe2O4 nanoparticles (NPs) were first modified with a uniform polyethylenimine layer (2 nm) through self-assembly under sonication. The negatively charged Au seeds were then adsorbed on the surface of the MnFe2O4 NPs through electrostatic interaction for Au shell formation. Our newly developed sonochemically assisted hydroxylamine seeding growth method was used to grow the adsorbed gold seeds into large Au nanoparticles (AuNPs) to form a nanoscale rough Au shell. Au-coated magnetic nanoparticles (AuMNPs) were obtained from the intermediate product (Au seeds decorated magnetic core) under sonication within 5 min. The AuMNPs were highly uniform in size and shape and exhibited satisfactory surface-enhanced Raman scattering (SERS) activity and strong magnetic responsivity. PATP was used as a probe molecule to evaluate the SERS performance of the synthesized AuMNPs with a detection limit of 10(-9) M. The synthesized AuMNPs were conjugated with Staphylococcus aureus (S. aureus) antibody for bacteria capture and separation. The synthesized plasmonic AuNR-DTNB NPs, whose LSPR wavelength was adjusted to the given laser excitation wavelength (785 nm), were conjugated with S. aureus antibody to form a SERS tag for specific recognition and report of the target bacteria. S. aureus was indirectly detected through SERS based on sandwich-structured immunoassay, with a detection limit of 10 cells/mL. Moreover, the SERS intensity at Raman peak of 1331 cm(-1) exhibited a linear relationship to the logarithm of bacteria concentrations ranging from 10(1) cells/mL to 10(5) cells/mL.

Systemic delivery of mRNA-based therapeutics remains a challenging issue for preclinical and clinical studies. Here, we describe new lipid-like nanoparticles (TT-LLNs) developed through an orthogonal array design, which demonstrates improved delivery efficiency of mRNA encoding luciferase in vitro by over 350-fold with significantly reduced experimental workload. One optimized TT3 LLN, termed O-TT3 LLNs, was able to restore the human factor IX (hFIX) level to normal physiological values in FIX-knockout mice. Consequently, these mRNA based nanomaterials merit further development for therapeutic applications.

Despite their importance in a wide range of living organisms, self-cleaving ribozymes in the human genome are few and poorly studied. Here, we performed deep mutational scanning and covariance analysis of two previously proposed self-cleaving ribozymes (LINE-1 and OR4K15). We found that the regions essential for ribozyme activities are made of two short segments, with a total of 35 and 31 nucleotides only. The discovery makes them the simplest known self-cleaving ribozymes. Moreover, the essential regions are circular permutated with two nearly identical catalytic internal loops, supported by two stems of different lengths. These two self-cleaving ribozymes, which are shaped like lanterns, are similar to the catalytic regions of the twister sister ribozymes in terms of sequence and secondary structure. However, the nucleotides at the cleavage site have shown that mutational effects on two twister sister-like (TS-like) ribozymes are different from the twister sister ribozyme. The discovery of TS-like ribozymes reveals a ribozyme class with the simplest and, perhaps, the most primitive structure needed for self-cleavage.