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近日，河北工业大学和北京大学研究者一起制备出了一种具有强超声响应的异质材料——二硫化钼（MoS2）和氧化亚铜（Cu2O）异质结（MC），通过压电辅助，能够实现对金黄色葡萄球菌感染有效的声动力治疗。
MoS2图片
众所周知，细菌感染是一个严重的公共健康问题。在未能及时治疗的情况下，细菌感染可引发其他致命并发症。每年都有大量人口因肺炎、败血症和其他细菌感染而死亡。其中，金黄色葡萄球菌是常见的皮肤伤口感染病原体，可导致并发症，如细菌性肺炎和骨髓炎。传统的抗生素治疗易引起细菌耐药性和其他不良反应。因此，亟需开发独立于抗生素的有效治疗策略，以应对各类细菌感染。
近年来，一些研究者已经开发了基于光响应材料的光热疗法。在光刺激下，该疗法能够产生活性氧（ROS）和热效应，从而有效地杀灭细菌。然而，由于近红外光的穿透能力有限，该疗法无法用于治疗深部组织感染，从而限制了其应用场景。相比之下，声动力疗法能更好地治疗深层组织感染，因为它使用的是超声波激发声敏剂。
目前，广泛使用的超声响应材料有金属卟啉、无机材料、贵金属碳材料、碳材料和压电纳米颗粒等。声敏材料的性能与超声激发时的电子转移效率密切相关。提高无机材料的催化性能虽然可以带来很多好处，但其毒性也会大大增加。因此，开发一种既具有生物相容性又具备良好声催化性能的材料至关重要。
为了解决上述的问题，河北工业大学研究者采用简单的水热法合成了MoS2和Cu2O异质结，其具有良好的细胞相容性和较低的电子转移电阻，能够很好地应用于声动力学杀菌中。
MoS2与Cu2O合成示意图（图源：Small Science）
二硫化钼在声动力治疗中应用（图源：Small Science）
研究表明，MC的核壳结构具有丰富的活性位点，Cu2O被层状的MoS2封装；Cu2O和MoS2之间存在强烈的电子相互作用和电荷转移；与Cu2O和MoS2相比，MC在超声辐照下的电阻抗最小；在超声激发下，MC生成的Cu2+离子可以氧化细菌内切GSH，从而降低细菌活性。
该研究成果为开发压电超声激发的杀菌材料提供新的理解，并推进其他压电材料应用（如压电起搏器和压电皮肤等）的进展。
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