中空多殼結構的時空有序特性使藥物能夠順序釋放

空心的多殼結構(HoMS)，在殼中具有相對隔離的空腔和層狀孔隙，在結構上與細胞相似。它們可用作抗菌劑的載體。由中國科學院過程工程研究所(IPE)的王丹教授和張鎖江教授領導的最新研究研究了抗菌分子通過HoMS的擴散和轉運機制，并發現了獨特的時空順序HoMS的特性首次可以實現藥物的連續釋放。

這項研究于9月7日發表在《自然通訊》上。

王教授說：“我們通過順序模板法合成了TiO 2 -HoMS，并將抗菌劑甲基異噻唑啉酮(MIT)作為模型分子引入了HoMS。”

通過分析藥物釋放過程中HoMS的行為，研究人員發現分子從HoMS中的釋放經歷了連續釋放階段，即爆發釋放，持續釋放和刺激響應釋放。

詳細地，通過簡單地調節引入環境中的MIT-HoMS的量，由于MIT分子被吸收在HoMS的外表面上，因此在猝發釋放階段可以快速達到所需濃度。

MIT分子以π-π堆積狀態在HoMS腔中持續釋放可以長時間維持所需濃度并抑制細菌生長。

在相同條件下，三層HoMS可以在細菌豐富的環境中提供較長的無菌時間，是純抗菌劑的近八倍。

“當將外來病原體添加到我們的HoMSs系統中時，驅動力足夠強大，可以打破能壘，并且釋放在殼之間并吸收在表面上的藥物分子，導致響應釋放。更重要的是，藥物濃度可以自動恢復到所需范圍。”王教授說。

由于HoMS中不同的吸附特性和來自多殼的物理屏障，HoMS中不同位置的藥物分子具有不同的釋放時間。

所有這些優勢都可以歸因于化學擴散和物理屏障驅動的順序藥物釋放，這為智能納米材料的設計提供了一條途徑。