Mechano‐Chemiluminescent Hydrogel for Sustained Stress Visualization Under Mechanical Equilibrium

化学发光 材料科学 葡萄糖氧化酶 压力(语言学) 可视化 聚合物 自愈水凝胶 纳米技术 复合材料 计算机科学 高分子化学 化学 生物传感器 有机化学 人工智能 语言学 哲学
作者
Yiwa Wang,Kou Okuro
出处
期刊:Macromolecular Rapid Communications [Wiley]
卷期号:46 (19): e2500256-e2500256
标识
DOI:10.1002/marc.202500256
摘要

Abstract Mechanoluminescent materials serve as stress‐sensing platforms that emit light autonomously, featuring properties distinct from other mechanochromic materials for stress visualization. While these materials respond instantaneously to dynamic mechanical forces, visualization of stress distribution under static mechanical loads, where both mechanical and energetic equilibrium are established, remains a significant challenge in materials science, representing a critical issue in real‐time continuous stress monitoring. Here, an unprecedented mechano‐chemiluminescent hydrogel ( GOx Gu‐gel) is presented that introduces a conceptually new approach to stress visualization. GOx Gu‐gel contains glucose oxidase (GOx), which is inhibited by guanidinium (Gu + ) ions in the network polymer through multivalent salt‐bridge interactions. Mechanical stress on GOx Gu‐gel disrupts these multivalent interactions, liberating GOx to catalyze glucose oxidation, which generates hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) that then drives the luminol chemiluminescence. This novel mechanism successfully visualizes stress distribution under sustained static loads, addressing the key limitation of conventional mechanoluminescent materials. The luminescence can be repeatedly switched on/off through multiple stress cycles, with original performance recovered through simple substrate replenishment.
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