A highly selective and sensitive OFF-ON fluorescent sensor 1, employing the PET mechanism, was designed and synthesized. It could be used to detect Cd2+ ion in aqueous solution and to image Cd2+ ion in living cells. The fluorescence intensity significantly enhanced about 195-fold and the quantum yield increased almost 100-fold. Moreover the fluorescence intensity of 1 increased linearly with high sensitivity (0−1 μM) toward Cd2+.

Peroxynitrite (OONO(-)) is profoundly implicated in health and disease. The physiological and pathological outcome of OONO(-) is related to its local concentration, and hence, a reliable OONO(-) assay is highly desired. We have developed a FRET-based small-molecule fluorescent probe (PNCy3Cy5), harnessing the differential reactivity of Cy3 and Cy5 toward OONO(-) by fine-tuning. It exhibits high detection sensitivity and yields a ratiometric fluorescent signal. We have exemplified that it can be applied in semiquantitative determination of OONO(-) in living cells. Notably, it specifically localizes in mitochondria, where endogenous OONO(-) is predominantly generated. Thus, PNCy3Cy5 is a promising molecular tool for peroxynitrite biology.

A new ratiometric fluorescence probe E1 based on an excited-state intramolecular proton transfer (ESIPT) mechanism for detection of hydrogen sulfide (H2S) is reported. E1 responds to H2S quickly and showed a 30-fold fluorescence enhancement in 2 minutes. Moreover, E1 can detect H2S quantitatively with a detection limit as low as 0.12 μM in aqueous solution. Its potential for biological applications was confirmed by employing it for fluorescence imaging of H2S in living cells.

Intracellular macromolecules have the ability to form membraneless compartments, such as vacuoles and hollow condensates, through liquid-liquid phase separation (LLPS) in order to adapt to changes in their environment. The development of artificial non-homogeneous compartments, such as multiphase hollow or multicavity condensates, has gained significant attention due to their potential to uncover the mechanisms underlying the formation of artificial condensates and biomolecular condensates. However, the complexity of design and construction has hindered progress, particularly in creating dynamic non-homogeneous compartments. In this study, we present a dynamic membraneless compartment using peptide-oligonucleotide conjugates derived from short elastin-like polypeptides (sELP-ONs), which undergo pH-mediated phase transition. Below pH 8.8, the microcompartment exists as microdroplets that transform into non-homogeneous hollow condensates above pH 8.8. Notably, these hollow condensates retain liquid properties and high molecular ordering, and effectively sequester guest molecules with a hollow condensed layer. Furthermore, our sELP-ON microcompartments exhibit a feedback-induced phase transition in response to environmental pH fluctuations generated by complex enzymatic reactions mimicking cellular metabolism, providing a novel dynamic model for creating biomimetic membraneless compartments.

The regulation of liquid–liquid phase separation in an in vitro reconstructed stress granule model is achieved by employing a triangular prism-shaped DNA nanostructure to spatially regulate the multivalency interactions between G3BP1 and total RNAs.

Abstract The intermittent flow cold storage surface heat exchanger is a key component of the new pulse tube expansion cryogenic refrigerator, which is responsible for the periodic heat transfer of cold and hot helium, and its heat exchange efficiency directly affects the thermodynamic efficiency of the whole machine. In this study, a three-dimensional model of the heat exchanger unit is established, and numerical simulation is employed to investigate its heat exchange characteristics. The analysis focuses on understanding the internal temperature distribution patterns within the heat exchanger and explores the influence of wall materials on its heat transfer characteristics. Results show that the existence of the temperature lag loop minimizes the effective heat transfer temperature difference, consequently decreasing the heat exchanger’s efficiency. Moreover, the choice of wall material significantly affects the performance of the heat exchanger, with optimal thermal conductivity and volumetric specific heat enhancing its efficiency. This research provides valuable insights for future design and improvement of similar heat exchangers.

Investigating the self-sorting behaviour of assemblies with subtle structural differences is a captivating yet challenging endeavour. Herein, we elucidate the unusual self-sorting behaviour of metallacages with subtle structural differences in batch reactors and microdroplets. Narcissistic self-sorting of metallacages has been observed for two ligands with identical sizes, shapes, and symmetries, with only minor differences in the substituted groups. In particular, the self-sorting process in microdroplets occurs within 1 min at room temperature, in stark contrast to batch reactors, which require equilibration for 30 min. To reveal the mechanism of self-sorting and the role of microdroplets, we conducted a series of experiments and theoretical calculations, including competitive self-assembly, cage-to-cage transformation, control experiments involving model metallacages with larger cavities, noncovalent interaction analysis, and root mean square deviation (RMSD) analysis. This research demonstrates an unusual case of self-sorting of very similar assemblies and provides a new strategy for facilitating the self-sorting efficiency of supramolecular systems.