We report that simple, synthetic organic polymer nanoparticles (NPs) can capture and clear a target peptide toxin in the bloodstream of living mice. The protein-sized polymer nanoparticles, with a binding affinity and selectivity comparable to those of natural antibodies, were prepared by combining a functional monomer optimization strategy with molecular-imprinting nanoparticle synthesis. As a result of binding and removal of melittin by NPs in vivo, the mortality and peripheral toxic symptoms due to melittin were significantly diminished. In vivo imaging of the polymer nanoparticles (or "plastic antibodies") established that the NPs accelerate clearance of the peptide from blood and accumulate in the liver. Coupled with their biocompatibility and nontoxic characteristics, plastic antibodies offer the potential for neutralizing a wide range of biomacromolecules in vivo.

A fundamental challenge of biology is to understand the vast heterogeneity of cells, particularly how cellular composition, structure, and morphology are linked to cellular physiology. Unfortunately, conventional technologies are limited in uncovering these relations. We present a machine-intelligence technology based on a radically different architecture that realizes real-time image-based intelligent cell sorting at an unprecedented rate. This technology, which we refer to as intelligent image-activated cell sorting, integrates high-throughput cell microscopy, focusing, and sorting on a hybrid software-hardware data-management infrastructure, enabling real-time automated operation for data acquisition, data processing, decision-making, and actuation. We use it to demonstrate real-time sorting of microalgal and blood cells based on intracellular protein localization and cell-cell interaction from large heterogeneous populations for studying photosynthesis and atherothrombosis, respectively. The technology is highly versatile and expected to enable machine-based scientific discovery in biological, pharmaceutical, and medical sciences.

A novel method for preparation of biomacromolecular imprinted nanoparticles is described. Combinations of functional monomers were polymerized in the presence of the imprinting peptide melittin in aqueous solution at room temperature to produce a small library of polymer nanoparticles. The template peptide and unreacted monomers are subsequently removed by dialysis. Nanoparticles (NPs) from the library were evaluated for their binding to melittin by 27 MHz QCM analysis. NPs prepared with optimized functional monomer combinations bind strongly to the target molecule. Nanoparticles that were polymerized in the absence of template peptide were found to have little affinity to the peptide. Binding affinity and the size of imprinted particles are comparable to those of natural antibodies. They interact specifically with the target peptide and show little affinity for other proteins. These NPs are of interest as inert and stable substitutes for antibodies. Extension of this approach to other targets of biological importance and the applications of these materials are currently being evaluated.

We recently developed a cell culture system for hepatitis E virus (HEV) in PLC/PRF/5 and A549 cells, using fecal specimens from HEV-infected patients. Since transfusion-associated hepatitis E has been reported, we examined PLC/PRF/5 and A549 cells for the ability to support replication of HEV in various serum samples obtained from 23 patients with genotype 1, 3, or 4 HEV. HEV progenies emerged in culture media of PLC/PRF/5 cells, regardless of the coexistence of HEV antibodies in serum but dependent on the load of HEV inoculated (31% at 2.0 x 10(4) copies per well and 100% at >or=3.5 x 10(4) copies per well), and were successfully passaged in A549 cells. HEV particles in serum, with or without HEV antibodies, banded at a sucrose density of 1.15 to 1.16 g/ml, which was markedly lower than that for HEV particles in feces, at 1.27 to 1.28 g/ml, and were nonneutralizable by immune sera in this cell culture system. An immuno-capture PCR assay of HEV virions treated with or without detergent indicated that HEV particles in serum are associated with lipids and HEV ORF3 protein, similar to those in culture supernatant. By immunoprecipitation, it was found that >90% of HEV particles in the circulation exist as free virions not complexed with immunoglobulins, despite the coexistence of HEV antibodies. These results suggest that our in vitro cell culture system can be used for propagation of a wide variety of HEV strains in sera from various infected patients, allowing extended studies on viral replication specific to different HEV strains.

The utilization of aluminum, an abundant and inexpensive element, for the synthesis of novel functional complexes is extremely important, but the design and control of photofunctionality are still unexplored. In this study, we focused on our previously developed dinuclear triple-stranded helicates incorporating two aluminum ions (ALPHY) to synthesize both homoleptic and heteroleptic complexes with bromine atoms at the 3-position of the pyrrole moiety in the Schiff base ligands. The brominated Schiff base ligands were reacted with AlCl

A quantitative understanding of thermodynamic effects of avidity in biomolecular interactions is important. Herein, we synthesized discrete glycooligomers and evaluated their interactions with a model protein using isothermal titration calorimetry. The dimeric glycooligomer exhibited higher binding constants compared to the glycomonomer, attributed to the reduced conformational entropy loss through local presentation of multiple carbohydrate units. Conversely, divalent glycoligands with polyethylene glycol linkers, aiming for multivalent binding, showed enhanced interactions through increased enthalpy. These findings emphasize the importance of distinguishing between the "local avidity" and the "multipoint avidity".

Continuous‐flow organic transformations using immobilized catalysts are crucial for green and sustainable chemistry. Cross‐linked polymer ligands offer high stability, ease of recovery through filtration, and thus enhance performance in continuous‐flow reactions via transition‐metal catalysis. Additionally, the cross‐linking structure of the polymer support creates a unique reaction platform that controls the coordination behavior of the supported ligands and stabilizes the metal catalysts. However, insights into the material‐based design for preparing highly active and durable immobilized metal catalysts are still limited. In this report, we propose a straightforward approach to boost both selective mono‐coordination and effective stabilization of metal complexes. We developed threefold cross‐linked polystyrene‐triphenylphosphine hybrid monoliths with cross‐linking structures adjusted by varying the content of divinylbenzene as co‐cross‐linker. The coordination behaviors and metal‐support interactions of these monoliths were evaluated, highlighting the importance of co‐cross‐linker content in site‐isolating phosphine units and stabilizing metal centers via arene‐metal interactions on the polystyrene network. By optimizing the cross‐linking structure, the monolith catalysts demonstrated exceptionally high catalytic activity and durability in Pd‐catalyzed C‐Cl transformations, such as Suzuki‐Miyaura cross‐couplings and Buchwald‐Hartwig aminations in continuous flow. This underscores the utility of our monolith system in challenging transition‐metal catalysis.