中空多壳结构的时空有序特性使药物能够顺序释放

空心的多壳结构(HoMS)，在壳中具有相对隔离的空腔和层状孔隙，在结构上与细胞相似。它们可用作抗菌剂的载体。由中国科学院过程工程研究所(IPE)的王丹教授和张锁江教授领导的最新研究研究了抗菌分子通过HoMS的扩散和转运机制，并发现了独特的时空顺序HoMS的特性首次可以实现药物的连续释放。

这项研究于9月7日发表在《自然通讯》上。

王教授说：“我们通过顺序模板法合成了TiO 2 -HoMS，并将抗菌剂甲基异噻唑啉酮(MIT)作为模型分子引入了HoMS。”

通过分析药物释放过程中HoMS的行为，研究人员发现分子从HoMS中的释放经历了连续释放阶段，即爆发释放，持续释放和刺激响应释放。

详细地，通过简单地调节引入环境中的MIT-HoMS的量，由于MIT分子被吸收在HoMS的外表面上，因此在猝发释放阶段可以快速达到所需浓度。

MIT分子以π-π堆积状态在HoMS腔中持续释放可以长时间维持所需浓度并抑制细菌生长。

在相同条件下，三层HoMS可以在细菌丰富的环境中提供较长的无菌时间，是纯抗菌剂的近八倍。

“当将外来病原体添加到我们的HoMSs系统中时，驱动力足够强大，可以打破能垒，并且释放在壳之间并吸收在表面上的药物分子，导致响应释放。更重要的是，药物浓度可以自动恢复到所需范围。”王教授说。

由于HoMS中不同的吸附特性和来自多壳的物理屏障，HoMS中不同位置的药物分子具有不同的释放时间。

所有这些优势都可以归因于化学扩散和物理屏障驱动的顺序药物释放，这为智能纳米材料的设计提供了一条途径。