近日，河北工業(yè)大學(xué)和北京大學(xué)研究者一起製備出了一種具有強(qiáng)超聲響應(yīng)的異質(zhì)材料——二硫化鉬（MoS2）和氧化亞銅（Cu2O）異質(zhì)結(jié)（MC），通過(guò)壓電輔助，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)金黃色葡萄球菌感染有效的聲動(dòng)力治療。
MoS2圖片
衆(zhòng)所周知，細(xì)菌感染是一個(gè)嚴(yán)重的公共健康問(wèn)題。在未能及時(shí)治療的情況下，細(xì)菌感染可引發(fā)其他致命并發(fā)癥。每年都有大量人口因肺炎、敗血癥和其他細(xì)菌感染而死亡。其中，金黃色葡萄球菌是常見(jiàn)的皮膚傷口感染病原體，可導(dǎo)致并發(fā)癥，如細(xì)菌性肺炎和骨髓炎。傳統(tǒng)的抗生素治療易引起細(xì)菌耐藥性和其他不良反應(yīng)。因此，亟需開(kāi)發(fā)獨(dú)立于抗生素的有效治療策略，以應(yīng)對(duì)各類細(xì)菌感染。
近年來(lái)，一些研究者已經(jīng)開(kāi)發(fā)了基于光響應(yīng)材料的光熱療法。在光刺激下，該療法能夠産生活性氧（ROS）和熱效應(yīng)，從而有效地殺滅細(xì)菌。然而，由于近紅外光的穿透能力有限，該療法無(wú)法用于治療深部組織感染，從而限制了其應(yīng)用場(chǎng)景。相比之下，聲動(dòng)力療法能更好地治療深層組織感染，因爲(wèi)它使用的是超聲波激發(fā)聲敏劑。
目前，廣泛使用的超聲響應(yīng)材料有金屬卟啉、無(wú)機(jī)材料、貴金屬碳材料、碳材料和壓電納米顆粒等。聲敏材料的性能與超聲激發(fā)時(shí)的電子轉(zhuǎn)移效率密切相關(guān)。提高無(wú)機(jī)材料的催化性能雖然可以帶來(lái)很多好處，但其毒性也會(huì)大大增加。因此，開(kāi)發(fā)一種既具有生物相容性又具備良好聲催化性能的材料至關(guān)重要。
爲(wèi)了解決上述的問(wèn)題，河北工業(yè)大學(xué)研究者采用簡(jiǎn)單的水熱法合成了MoS2和Cu2O異質(zhì)結(jié)，其具有良好的細(xì)胞相容性和較低的電子轉(zhuǎn)移電阻，能夠很好地應(yīng)用于聲動(dòng)力學(xué)殺菌中。
MoS2與Cu2O合成示意圖（圖源：Small Science）
二硫化鉬在聲動(dòng)力治療中應(yīng)用（圖源：Small Science）
研究表明，MC的核殼結(jié)構(gòu)具有豐富的活性位點(diǎn)，Cu2O被層狀的MoS2封裝；Cu2O和MoS2之間存在強(qiáng)烈的電子相互作用和電荷轉(zhuǎn)移；與Cu2O和MoS2相比，MC在超聲輻照下的電阻抗最小；在超聲激發(fā)下，MC生成的Cu2+離子可以氧化細(xì)菌內(nèi)切GSH，從而降低細(xì)菌活性。
該研究成果爲(wèi)開(kāi)發(fā)壓電超聲激發(fā)的殺菌材料提供新的理解，并推進(jìn)其他壓電材料應(yīng)用（如壓電起搏器和壓電皮膚等）的進(jìn)展。
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