Antibiotic resistance is a worldwide public health concern. Conjugative transfer between closely related strains or species of bacteria is an important method for the horizontal transfer of multidrug-resistance genes. The extent to which nanomaterials are able to cause an increase in antibiotic resistance by the regulation of the conjugative transfer of antibiotic-resistance genes in bacteria, especially across genera, is still unknown. Here we show that nanomaterials in water can significantly promote the horizontal conjugative transfer of multidrug-resistance genes mediated by the RP4, RK2, and pCF10 plasmids. Nanoalumina can promote the conjugative transfer of the RP4 plasmid from Escherichia coli to Salmonella spp. by up to 200-fold compared with untreated cells. We also explored the mechanisms behind this phenomenon and demonstrate that nanoalumina is able to induce oxidative stress, damage bacterial cell membranes, enhance the expression of mating pair formation genes and DNA transfer and replication genes, and depress the expression of global regulatory genes that regulate the conjugative transfer of RP4. These findings are important in assessing the risk of nanomaterials to the environment, particularly from water and wastewater treatment systems, and in the estimation of the effect of manufacture and use of nanomaterials on the environment.

The emergence and spread of antibiotic resistance has posed a major threat to both human health and environmental ecosystem. Although the disinfection has been proved to be efficient to control the occurrence of pathogens, little effort is dedicated to revealing potential impacts of disinfection on transmission of antibiotic resistance genes (ARGs), particularly for free-living ARGs in final disinfected effluent of urban wastewater treatment plants (UWWTP). Here, we investigated the effects of chlorine disinfection on the occurrence and concentration of both extracellular ARGs (eARGs) and intracellular ARGs (iARGs) in a full-scale UWWTP over a year. We reported that the concentrations of both eARGs and iARGs would be increased by the disinfection with chlorine dioxide (ClO2). Specifically, chlorination preferentially increased the abundances of eARGs against macrolide (ermB), tetracycline (tetA, tetB and tetC), sulfonamide (sul1, sul2 and sul3), β-lactam (ampC), aminoglycosides (aph(2’)-Id), rifampicin (katG) and vancomycin (vanA) up to 3.8 folds. Similarly, the abundances of iARGs were also increased up to 7.8 folds after chlorination. In terms of correlation analyses, the abundance of Escherichia coli before chlorination showed a strong positive correlation with the total eARG concentration, while lower temperature and higher ammonium concentration were assumed to be associated with the concentration of iARGs. This study suggests the chlorine disinfection could increase the abundances of both iARGs and eARGs, thereby posing risk of the dissemination of antibiotic resistance in environments.

Chlorine disinfection to drinking water plays an important role in preventing and controlling waterborne disease outbreaks globally. Nevertheless, little is known about why it enriches the antibiotic resistance genes (ARGs) in bacteria after chlorination. Here, ARGs released from killed antibiotic-resistant bacteria (ARB), and culturable chlorine-injured bacteria produced in the chlorination process as the recipient, were investigated to determine their contribution to the horizontal transfer of ARGs during disinfection treatment. We discovered Escherichia coli, Salmonella aberdeen, Pseudomonas aeruginosa and Enterococcus faecalis showed diverse resistance to sodium hypochlorite, and transferable RP4 could be released from killed sensitive donor consistently. Meanwhile, the survival of chlorine-tolerant injured bacteria with enhanced cell membrane permeabilisation and a strong oxidative stress-response demonstrated that a physiologically competent cell could be transferred by RP4 with an improved transformation frequency of up to 550 times compared with the corresponding untreated bacteria. Furthermore, the water quality factors involving chemical oxygen demand (CODMn), ammonium nitrogen and metal ions (Ca2+ and K+) could significantly promote above transformation frequency of released RP4 into injured E. faecalis. Our findings demonstrated that the chlorination process promoted the horizontal transfer of plasmids by natural transformation, which resulted in the exchange of ARGs across bacterial genera and the emergence of new ARB, as well as the transfer of chlorine-injured opportunistic pathogen from non-ARB to ARB. Considering that the transfer elements were quite resistant to degradation through disinfection, this situation poses a potential risk to public health.

Aflatoxin B1 (AFB1) is commonly found in feed ingredients and foods all over the world, posing a significant threat to food safety and public health in animals and humans. Lactobacillus salivarius (L. salivarius) was recorded to improve the intestinal health and performance of chickens. However, whether L. salivarius can alleviate AFB1-induced hepatotoxicity in geese was unknown. A total of 300 Lande geese were randomly assigned to five groups: control group, AFB1 low-dose group (L), L. salivarius+AFB1 low-dose group (LL), AFB1 high dosage groups (H), L. salivarius+AFB1 high dosage groups (LH), respectively. The results showed that the concentrations of ALT, AST, and GGT significantly increased after exposure to AFB1. Similarly, severe damage of hepatic morphology was observed including the hepatic structure injury and inflammatory cell infiltration. The oxidative stress was evidenced by the elevated concentrations of MDA, and decreased activities of GSH-Px, GSH and SOD. The observation of immunofluorescence, real-time PCR, and western blotting showed that the expression of PINK1 and the value of LC3II/LC3I were increased, but that of p62 significantly decreased after AFB1 exposure. Moreover, the supplementation of L. salivarius effectively improved the geese performance, ameliorated AFB1-induced oxidative stress, inhibited mitochondrial mitophagy and enhanced the liver restoration to normal level. The present study demonstrated that L. salivarius ameliorated AFB1-induced the hepatotoxicity by decreasing the oxidative stress, and regulating the expression of PINK1/Parkin-mediated mitophagy in the mitochondria of the geese liver. Furthermore, this investigation suggested that L. salivarius might serve as a novel and safe additive for preventing AFB1 contamination in poultry feed.

Aflatoxin B1 (AFB1) is a prevalent mycotoxin present in feed ingredients. In this study, we investigated the effects of Lactobacillus salivarius (L. salivarius) on the Landes geese exposed to AFB1. The 300 1-day-old Landes geese were randomly divided into five groups: The control group received a basic diet, while the other groups were fed a basic diet supplemented with 10 μg/kg AFB1, 10 μg/kg AFB1+ 4*108 cfu/g L. salivarius, 50 μg/kg AFB1, and 50 μg/kg AFB1 + 4*108 cfu/g L. salivarius for 63 days. Results showed that high level AFB1 exposure significantly decreased final BW and ADG, increased feed/gain ratio (F/G) and liver index (P<0.05). L. salivarius improved levels of IL-1, IL-6, and IL-12 under low level of AFB1 exposure (P<0.05), along with similar trends observed in serum IgA, IgG, IgM, T3, T4, TNF-ɑ, and EDT (P<0.05). AFB1 exposure reduced jejunum villus high and villus high/crypt depth ratio, and suppressed expression of ZO-1, Occludin, and Claudin-1 mRNA, and significant improved with L. salivarius supplementation under low level AFB1 exposure (P<0.05). AFB1 significantly increased expression levels of TLR3 and NF-kB1, with supplementation of L. salivarius showing significant improvement under low AFB1 exposure (P<0.05). Cecal microbiota sequencing revealed that under low level AFB1 exposure, supplementation with L. salivarius increased the abundance of Bacteroidetes and Lactococcus. In summary, supplementation with 4*108 cfu/g L. salivarius under 10 μg/kg AFB1 exposure improved growth performance and immune capacity, enhanced jejunum morphology, reduced liver inflammation, altered the cecal microbial structure, and positively affected the growth and development of geese.

This research encapsulated hollow silica microspheres with Mg-Al layered double hydroxides (LDHs) via in-situ solution deposition, integrating them into an epoxy matrix to enhance its properties. Electrochemical impedance spectroscopy revealed that SiO2@Mg-Al-NO2-LDHs-EP maintained a high impedance of 1.42×109 Ω·cm2 after a 50-day immersion period, significantly outperforming the base epoxy. The impedance change in the scratch area in the local electrochemical impedance spectroscopy demonstrates the self-healing property of the coating. According to the thermal conductivity meter test results, adding SiO2-LDHs to the coating can reduce the thermal conductivity of the coating by about 20%. Furthermore, microcalorimeter and cone calorimeter tests show that SiO2@Mg-Al-NO2-LDHs can significantly improve the flame retardancy properties of the coating. This study demonstrates the potential advantages of LDHs-coated silica microspheres in functional coatings.

In response to the call for active aging, improving the quality of residential environments for older people is becoming a worldwide concern. Over the past decade, China has witnessed a significant increase in the construction of long-term care facilities (LTCFs) catering to the older adult with physical and mental limitations. However, the fast pace of LTCF development has led to substandard physical environments that compromise the quality of life for older individuals. Consequently, there is an urgent need to conduct comprehensive post-occupancy evaluations (POEs) in order to systematically assess the current state of LTCF physical environments and identify prevailing problems therein.