Abstract Natural cartilage exhibits superior lubricity as well as an ultra‐long service lifetime, which is related to its surface hydration, load‐bearing, and deformation recovery feature. Until now, it is of great challenge to develop reliable cartilage lubricating materials or coatings with persistent robustness. Inspired by the unique biochemical structure and mechanics of natural cartilage, the study reports a novel cartilage‐hydrogel composed of top composite lubrication layer and bottom mechanical load‐bearing layer, by covalently manufacturing thick polyelectrolyte brush phase through sub‐surface of tough hydrogel matrix with multi‐level crystallization phase. Due to multiple network dissipation mechanisms of matrix, this hydrogel can achieve a high compression modulus of 11.8 MPa, a reversible creep recovery (creep strain: ≈2%), along with excellent anti‐swelling feature in physiological medium (v/v 0 < 5%). Using low‐viscosity PBS as lubricant, this hydrogel demonstrates persistent lubricity (average COF: ≈0.027) under a high contact pressure of 2.06 MPa with encountering 100k reciprocating sliding cycles, negligible wear and a deformation recovery of collapse pit in testing area. The extraordinary lubrication performance of this hydrogel is comparable to but beyond the natural animal cartilage, and can be used as compliant coating for implantable articular material of UHMWPE to present, offering more robust lubricity than current commercial system.

Bioorthogonal chemistry has become a mainstay in chemical biology and is making inroads in the clinic with recent advances in protein targeting and drug release. Since the field’s beginning, a major focus has been on designing bioorthogonal reagents with good selectivity, reactivity, and stability in complex biological environments. More recently, chemists have imbued reagents with new functionalities like click‐and‐release or light/enzyme‐controllable reactivity. We have previously developed a controllable cyclopropene‐based bioorthogonal ligation, which has excellent stability in physiological conditions and can be triggered to react with tetrazines by exposure to enzymes, biologically significant small molecules, or light spanning the visual spectrum. Here, to improve reactivity and gain a better understanding of this system, we screened diene reaction partners for the cyclopropene. We found that a cyclopropene–quinone pair is 26 times faster than reactions with 1,2,4,5‐tetrazines. Additionally, we showed that the reaction of the cyclopropene–quinone pair can be activated by two orthogonal mechanisms, caging group removal on the cyclopropene and oxidation/reduction of the quinone. Finally, we demonstrated that this caged cyclopropene–quinone can be used as a bioorthogonal imaging tool to label the membranes of fixed, cultured cells.

The human body involves many soft interfaces with excellent hydration and lubrication properties to resist biological adhesion. The abdominal cavity, one of the most important parts of soft tissues, commonly generates severe wear and adhesion-related complication upon encountering lubrication failure between the internal organs of the abdominal cavity and the abdominal wall. Here, we report a method for the manufacture of UV-cured hydrogel lubrication coating on damaged cecum tissue. The hydrogel coating consists of methacrylated carboxymethyl chitosan (MA-CMC) and o-nitrobenzene-grafted hyaluronic acid (HA-NB). The coating not only exhibits fast curing time, good bonding strength, as well as matching mechanics with organs but also shows good lubricity and anti-fouling properties. The anti-adhesion performance of the coating is verified in a constructed rat cecum-abdominal wall postoperative adhesion model. The current concept of hydrogel lubrication coating may help accelerate the development and clinical application of soft anti-adhesion materials.

The integrated assessment of ecological quality in estuarine ecosystems holds significant importance for environmental management. Previous monitoring programs predominantly focused on environmental data, lacking a comprehensive quality assessment approach. To address this gap, this study aimed to integrate environmental factors with macrofaunal community information to evaluate the ecological quality status of the Yellow River Estuary. A total of 13 stations were routinely monitored in August for four consecutive years to collect environmental and biological data. Candidate indicators were screened based on variation coefficients, distribution ranges, and redundancy analysis, identifying 16 indicators belonging to three categories (i.e., seawater, sediment, and biology). The model fit and the interrelationship of the components were determined using structural equation modelling (SEM). The main results were as follows. (1) A total of 144 macrofaunal taxa, belonging to eight animal phyla and 98 families, were identified, with a dominance of Annelida (37.8%) and Mollusca (33.3%). The environmental variables most strongly correlated with the macrofaunal community were TOC, DO, Cd, and Md. (2) NO2 and heavy metals represented the two most direct factors of environmental pollution, while the factor load of biodiversity indices (H’, J, and D) was large in the biology category. (3) The evaluation results indicated that 78.85% of the total samples were between the average and upper levels of ecological quality, but only 7.69% of samples were at the “high” level. The framework system for the evaluation of ecological quality constructed in this study provides a theoretical and practical basis for the evaluation of the effectiveness of conservation management of the Yellow River Estuary.

Despite the great interest in the consequences of global change stressors on marine organisms, their interactive effects on cadmium (Cd) bioaccumulation/biotoxicity are very poorly explored, particularly in combination with the toxicokinetic model and molecular mechanism. According to the projections for 2100, this study investigated the impact of elevated pCO2 and increased temperature (isolated or joint) on Cd uptake dynamics and transcriptomic response in the marine copepod Tigriopus japonicus. Toxicokinetic results showed significantly higher Cd uptake in copepods under increased temperature and its combination with elevated pCO2 relative to the ambient condition, linking to enhanced Cd bioaccumulation. Transcriptome analysis revealed that, under increased temperature and its combination with elevated pCO2, up-regulated expression of Cd uptake-related genes but down-regulation of Cd exclusion-related genes might cause increased cellular Cd level, which not only activated detoxification and stress response but also induced oxidative stress and concomitant apoptosis, demonstrating aggravated Cd biotoxicity. However, these were less pronouncedly affected by elevated pCO2 exposure. Therefore, temperature seems to be a primary factor in increasing Cd accumulation and its toxicity in the future ocean. Our findings suggest that we should refocus the interactive effects between climate change stressors and Cd pollution, especially considering temperature as a dominant driver. Cadmium (Cd), a representative of metal contaminants, poses a great threat to the marine ecosystem. Cd pollution in the context of human-induced climate change (e.g., increased temperature and high pCO2) can have stronger negative impacts on marine biota. This study integrating toxicokinetics and omics approaches revealed that climate change stressors can aggravate Cd uptake and accumulation in marine organisms, rendering Cd pollution exhibiting higher risk, and also providing the potential mechanism related. In particular, increased temperature plays a dominant role. This study has given new insights into the complex interaction between climate change stressors and metal pollution in the marine ecosystem.