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在生物材料中，機械應力分布的可視化，對于理解生物過程和優化材料設計至關重要。然而，由于復雜動態性、結構多樣性和脆弱性等要求，活體軟材料的應力可視化仍面臨挑戰，需要技術創新。

團隊采取單分子力譜等微觀應力手段，基于極限應力范圍對各個元件進行合理設計，成功開發出FTSM-CBM-1。隨后，他們通過原位拉伸-FRET驗證該探針的穩定性，確保了結果的可靠性。基于該平臺，通過簡單的浸泡即可實現對材料2D和3D應力的半定量可視化，進一步實現材料的微觀結構預檢及斷裂預警。檢測結果與有限元模擬高度吻合。

與人造材料相比，活體生物材料如昆蟲表皮，由于成分多樣、結構復雜、運動形式豐富以及生物安全性等，對應力分布的實時檢測提出更苛刻的要求。在此，FTSM-CBM-1可實現對蝗蟲跳躍過程（躍動模型）的準原位應力可視化，以及對果蠅幼蟲蠕動過程（蠕動模型）的原位應力可視化，生物活力并未受到影響。而該運動過程中的應力轉移過程此前未得到任何直接證據的支持。

根據待測物的差異，團隊進一步篩選了不同的碳水化合物結合域，并設計了FTSM-CBM-2，實現更廣譜的生物材料可視化應力檢測。例如，對植物莖稈的彎曲應力可視化將有助于抗倒伏作物品種的篩選。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41467-025-56422-8