Nitroreductase (NTR) can be overexpressed in hypoxic tumors, thus the selective and efficient detection of NTR is of great importance. To date, although a few optical methods have been reported for the detection of NTR in solution, an effective optical probe for NTR monitoring in vivo is still lacking. Therefore, it is necessary to develop a near-infrared (NIR) fluorescent detection probe for NTR. In this study, five NIR cyanine dyes with fluorescence reporting structure decorated with different nitro aromatic groups, Cy7-1–5, have been designed and explored for possible rapid detection of NTR. Our experimental results presented that only a para-nitro benzoate group modified cyanine probe (Cy7-1) could serve as a rapid NIR fluorescence-enhanced probe for monitoring and bioimaging of NTR. The structure–function relationship has been revealed by theoretical study. The linker connecting the detecting and fluorescence reporting groups and the nitro group position is a key factor for the formation of hydrogen bonds and spatial structure match, inducing the NTR catalytic ability enhancement. The in vitro response and mechanism of the enzyme-catalyzed reduction of Cy7-1 have been investigated through kinetic optical studies and other methods. The results have indicated that an electro-withdrawing group induced electron-transfer process becomes blocked when Cy7-1 is catalytically reduced to Cy7-NH2 by NTR, which is manifested in enhanced fluorescence intensity during the detection process. Confocal fluorescence imaging of hypoxic A549 cells has confirmed the NTR detection ability of Cy7-1 at the cellular level. Importantly, Cy7-1 can detect tumor hypoxia in a murine hypoxic tumor model, showing a rapid and significant enhancement of its NIR fluorescence characteristics suitable for fluorescence bioimaging. This method may potentially be used for tumor hypoxia diagnosis.

A novel AIE-active boron-difluoride complex (PTZ) was synthesized which exhibits multi-stimuli responsive characteristics. Its colours and emissions can be switched by mechanical grinding, organic solvent vapours and acid/base vapours. This complex can be utilized in data encryption and decryption based on the protonation-deprotonation effect.

Abstract Sonodynamic therapy (SDT) represents a promising, noninvasive, and precise treatment modality for tumors, demonstrating significant potential in clinical applications. However, the efficiency of sonosensitizers in generating reactive oxygen species (ROS) is often limited by rapid electron‐hole recombination. In this study, BiF 3 @BiOI is synthesized via a co‐precipitation method, followed by in‐situ reduction to decorate it with Pt nanoparticles, resulting in BiF 3 @BiOI@Pt‐PVP (BBP) nanocomposite for enhancing SDT efficacy. The formation of the BiF 3 @BiOI heterojunction enhances charge separation ability. The decoration of Pt nanoparticles narrows the bandgap and alters the band positions and Fermi level of BBP, which can effectively mitigate the rapid recombination of electron‐hole pairs and facilitate a cascade reaction of ROS, thereby improving ROS generation efficiency with ultrasound excitation. Additionally, bismuth ions in BBP and the generated holes consume glutathione, exacerbating cellular oxidative damage, and triggering PANoptosis and ferroptosis. Furthermore, Pt nanoparticles demonstrate peroxidase‐like activity, catalyzing endogenous hydrogen peroxide to oxygen. These functions are helpful against tumors for alleviating hypoxic conditions, reshaping the microenvironment, modulating immune cell infiltration capacity, and enhancing the efficacy of immunotherapy. The dual strategy of forming heterojunctions and sensitization with noble metals effectively enhances the efficacy of sono‐catalytic therapy‐induced immune activation in tumor treatment.

An important but challenging task in single-atom catalysis is synthesizing a catalyst with controllable single-atom loading densities and no metal agglomeration. Here, we construct MoS2/rGO supports by a simple hydrothermal method and precisely control single-atom platinum (PtSA) loading density by its targeted growth on MoS2 for electrocatalysis. Using the optimized geometric and electronic structure, PtSA-MoS2/rGO exhibits an ultra-low overpotential of 11 mV at − 10 mA cm−2 in 0.5 M H2SO4 for electrocatalytic hydrogen evolution reaction (HER). First-principles calculations reveal that enhanced density of PtSA on the MoS2 surface favors the reduction of Gibbs free energy of hydrogen adsorption, facilitating the kinetic process of electrocatalytic HER. This work provides a new engineering route to fabricating a series of performance-tunable single-atom catalysts with controllable locations and loading densities.

Abstract The tumor microenvironment (TME) is characterized by hypoxia and low immunogenicity, with a dense and rigid extracellular matrix (ECM) that impedes the diffusion of therapeutic agents and immune cells, thereby limiting the efficacy of immunotherapy. To overcome these challenges, an oxygen defect piezoelectric‐photothermal sensitizer, bismuth vanadate nanorod‐supported platinum nanodots (BVP) is developed. The integration of platinum enhances the photothermal effect and improves charge separation efficiency under ultrasound, leading to increased heat generation and the production of reactive oxygen species (ROS) and oxygen. Platinum also catalyzes the conversion of hydrogen peroxide in the TME to oxygen, which serves as both a ROS source and a means to alleviate tumor hypoxia, thereby reversing the immunosuppressive TME. Moreover, the coordination of bismuth ions with glutathione further amplifies cellular oxidative stress. The generated heat and ROS not only denature the collagen in the ECM, facilitating the deeper penetration of BVP into the tumor but also induce immunogenic cell death in tumor cells. Through the “degeneration and penetration” strategy, photoacoustic therapy effectively activates immune cells, inhibiting both tumor growth and metastasis. This study introduces a pioneering approach in the design of antitumor nanomedicines aimed at reversing the immunosuppressive characteristics of the TME.

The immunosuppressive microenvironment of the tumor is an important factor that seriously affects the effect of tumor immunotherapy. Programmed cell death, including apoptosis and necroptosis, has shed light on antitumor therapy and could synergistically activate the antitumor immunity. Herein, S-doped bismuth oxide lychee-like nanospheres (BiOSSs) are presented to realize apoptosis- and necroptosis-mediated tumor treatment strategies. Under laser irradiation, BiOSS demonstrated exceptional capabilities in reactive oxygen species generation and heat production. After BiOSS-triggered antitumor phototherapy, the characteristic markers of apoptosis and necroptosis were significantly changed and the cell membrane was damaged. Moreover, BiOSS-induced apoptosis/necroptosis could result in an immune response and obtain exciting treatment effects. The flow cytometry results revealed that costimulatory molecules CD86 and CD80 expressions in dendritic cells (DCs) were increased after BiOSS-triggered apoptosis/necroptosis, indicating DC maturation, further promoting the activation of CD8+ cytotoxic T lymphocytes, finally inhibiting tumor lung metastasis. Overall, BiOSS-triggered phototherapy shows a strategy for antitumor immunotherapy with exciting potential for clinical application.

In this study, a novel rapid immunochromatographic (IC) test for African swine fever virus (ASFV) antibodies is presented. An immunochromatographic test (IC) is a detection technique that combines membrane chromatography with immunolabeling. This approach saves time for antibody preparation, resulting in a shorter production cycle. p54 is an important structural protein of African swine fever, and an ideal protein for serotype diagnosis. Gold nanoparticles are attached to the ASFV p54-Fc fusion protein, and the ASFV-specific antigen p54 and Staphylococcus aureus protein A (SPA) are labeled on a nitrocellulose membrane, at positions T and C, respectively. We developed a SPA double sandwich IC test strip, and assessed its feasibility using ASFV p54 and p54-Fc fusion proteins as antigens. ASFV p54 and p54-Fc fusion proteins were expressed and purified. A sandwich cross-flow detection method for p54, which is the primary structural protein of ASFV, was established, using colloidal gold conjugation. Our method can detect ASFV antibodies in field serum samples in about 15 min using a portable colloidal gold detector, demonstrating high specificity and sensitivity (1:320), and the coincidence rate was 98% using a commercial ELISA kit. The dilution of the serum sample can be determined by substituting the absorbance (T-line) interpreted by portable devices into the calibration curve function formula of an African swine fever virus standard serum. In summary, our method is rapid, cost-effective, precise, and highly selective. Additionally, it introduces a new approach for constructing IC test strips using SPA protein without antibody preparation, making it a reliable on-site antibody test for ASFV.

The therapeutic efficacy of monotherapy on tumors is often limited due to the constraints of tumor response conditions, significantly impacting clinical treatment outcomes. In this study, we design a collaborative therapeutic nanosystem (BBSP) that combines photodynamic therapy (PDT) and photothermal therapy (PTT). The system is formulated by doping sulfur ions to modulate wide band gap BiF3 semiconductor nanospheres. The introduction of sulfur and its combination with bismuth not only enhance light absorption but also introduce oxygen vacancies and the local surface plasmon resonance effect of bismuth. Compared with BiF3, the band gap is reduced and the carrier separation efficiency is improved. Under the irradiation of a 520 nm laser, electrons reduce oxygen in the process of transition and meanwhile give energy to O2, producing a large number of reactive oxygen species (ROS). Simultaneously, holes in the valence band oxidize glutathione (GSH), and the coordination effect of the bismuth ion and GSH further depletes GSH. RNA sequencing results reveal the downregulation of GPX4 in tumor cells, inducing ferroptosis. Additionally, sulfide ion doping augmented light absorption, synergizing with light and heat, thereby increasing oxidative damage to the tumor and inhibiting tumor growth. BBSP emerges as a promising strategy for tumor treatment, orchestrating ferroptosis and apoptosis through the combined application of PDT and PTT.