The characteristics and dynamics of micro-plastisphere biofilm on the surface of microplastics (MPs) within artificial ecosystems, such as constructed wetlands (CWs), remain unclear, despite these ecosystems' potential to serve as sinks for MPs. This study investigates the dynamic evolution of micro-plastisphere biofilm in CWs, utilizing simulated wastewater containing sulfamethoxazole and humic acid, through physicochemical characterization and metagenomic analysis. Two different types of commercial plastics, including non-degradable polyethylene and degradable polylactic acid, were shredded into MPs and studied. The findings reveal that the types, shape and incubation time of MPs, along with humic acid content in wastewater, affected the quantity and quality of biofilms, such as the biofilm composition, spatial structure and microbial communities. After just 15 days into incubation, numerous microbials were observed on MP samples, with increases in biofilms content and enhanced humification of extracellular polymeric substances over time. Additionally, microbial communities on polylactic acid MPs, or those incubated for longer time, exhibit higher diversity, connectivity and stability, along with reduced vulnerability. Conversely, biofilms on polyethylene MPs were thicker, with higher potential for greenhouse gas emission and increased risk of antibiotic resistance genes. The addition of humic acid demonstrated opposite effects on biofilms across environmental interfaces, possibly due to its dual potential to produce light-induced free radicals and serve as a carbon source. Binning analysis further uncovered a unique assembly pattern of nutrients cycle genes and antibiotic resistance genes, significantly correlated within micro-plastisphere microbial communities, under the combined stress of nutrition and sulfamethoxazole. These results emphasize the shaping of micro-plastisphere biofilm characteristics by unique environmental conditions in artificial ecosystems, and the need to understand how DOM and other pollutants covary with MP pollution.

Abstract With the continuous development of preventive and therapeutic vaccines, traditional adjuvants cannot provide sufficient immune efficacy and it is of high necessity to develop safe and effective novel nanoparticle‐based vaccine adjuvants. α ‐Tocopherol (TOC) is commonly used in oil‐emulsion adjuvant systems as an immune enhancer, yet its bioavailability is limited by poor water solubility. This study aims to develop TOC‐loaded poly(lactic‐ co ‐glycolic acid) (PLGA) nanoparticles (TOC‐PLGA NPs) to explore the potential of TOC‐PLGA NPs as a novel nanoparticle‐immune adjuvant. TOC‐PLGA NPs are prepared by a nanoprecipitation method and their physicochemical properties are characterized. It is shown that TOC‐PLGA NPs are 110.8 nm, polydispersity index value of 0.042, and Zeta potential of −13.26 mV. The encapsulation efficiency and drug loading of NPs are 82.57% and 11.80%, respectively, and the cumulative release after 35 days of in vitro testing reaches 47%. Furthermore, TOC‐PLGA NPs demonstrate a superior promotion effect on RAW 264.7 cell proliferation compared to PLGA NPs, being well phagocytosed and also promoting antigen uptake by macrophages. TOC‐PLGA NPs can strongly upregulate the expression of co‐stimulatory surface molecules and the secretion of cytokines. In conclusion, TOC‐PLGA NPs can be a novel vaccine adjuvant with excellent biocompatibility and significant immune‐enhancing activity.

Cavity electromagnonic system, which simultaneously consists of cavities for photons, magnons (quanta of spin waves), and acoustic phonons, provides an exciting platform to achieve coherent energy transduction among different physical systems down to single quantum level. Here we report a dynamical phase-field model that allows simulating the coupled dynamics of the electromagnetic waves, magnetization, and strain in 3D multiphase systems. As examples of application, we computationally demonstrate the excitation of hybrid magnon-photon modes (magnon polaritons), Floquet-induced magnonic Aulter-Townes splitting, dynamical energy exchange (Rabi oscillation) and relative phase control (Ramsey interference) between the two magnon polariton modes. The simulation results are consistent with analytical calculations based on Floquet Hamiltonian theory. Simulations are also performed to design a cavity electro-magno-mechanical system that enables the triple phonon-magnon-photon resonance, where the resonant excitation of a chiral, fundamental (n = 1) transverse acoustic phonon mode by magnon polaritons is demonstrated. With the capability to predict coupling strength, dissipation rates, and temporal evolution of photon/magnon/phonon mode profiles using fundamental materials parameters as the inputs, the present dynamical phase-field model represents a valuable computational tool to guide the fabrication of the cavity electromagnonic system and the design of operating conditions for applications in quantum sensing, transduction, and communication.