Multicolor and Attenuated Light Intensity Responses in Protein Hydrogels Arising from Photoregulated Crosslink Dynamics

光异构化 自愈水凝胶 光强度 生物物理学 化学 光稳态 趋光性 动力学(音乐) 光热效应 蓝光 隐色素 刚度 可见光谱 材料科学 光敏色素 纳米技术 光学
作者
Saskia Frank,Seraphine Valeska Wegner
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:65 (31): e6692301-e6692301 被引量:1
标识
DOI:10.1002/anie.6692301
摘要

Light-responsive hydrogels enable noninvasive, precise, remote control over material properties with great biocompatibility, yet achieving multicolor addressability and dynamic regulation of mechanical properties remains challenging. Most systems rely on single photoswitches and regulate stiffness primarily through changes in crosslinking density. Here, we present a fully protein-based hydrogel that combines multicolor light responsiveness with optical control of crosslink dynamics. The hydrogel includes two visible light-responsive photoceptors: the cyanobacterial phytochrome Cph1, which enables reversible red/far-red light-controlled crosslinking, and CarH, which introduces irreversible green light-induced gel-sol transitions. Remarkably, Cph1-based hydrogels exhibited an attenuated red light intensity response, forming stiffer networks under low-intensity illumination than under high-intensity light and show a subsequent dark-adaptation with stiffening once red light illumination is stopped. This counterintuitive behavior arises from light-driven bidirectional photoisomerization that modulates crosslink lifetimes without altering the photostationary state composition. Together, these findings establish orthogonally addressable reversible and irreversible crosslinks and photoregulated crosslink dynamics as new design principles for multicolor light-responsive biomaterials.
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