空心多壳结构的时空有序特性使药物顺序释放成为可能

空心多壳结构(HoMS)在壳中具有相对孤立的空腔和分层孔，在结构上与细胞相似。它们可以用作抗菌剂的载体。最近由科学院过程工程研究所(IPE)王丹教授和张锁江教授领导的一项研究研究了抗菌分子通过HoMSs的扩散和运输机制，并发现独特的时空顺序HoMSs 的特性首次实现了药物的顺序释放。

这项研究于 9 月 7 日发表在Nature Communications上。

“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)作为模型分子引入到HoMS中，”王教授说。

通过分析HoMSs在药物释放过程中的行为，研究人员发现HoMSs分子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。

具体来说，通过简单地调整引入环境中的 MIT-HoMSs 的数量，由于 MIT 分子吸附在 HoMSs 的外表面上，可以在突释阶段快速达到所需的浓度。

MIT分子在HoMSs腔内以π-π堆积状态持续释放，可长期维持所需浓度，抑制细菌生长。

在相同条件下，三壳 HoMS 可以在细菌丰富的环境中提供较长的无菌期，比纯抗菌剂的无菌期长近八倍。

“当外来病原体加入我们的HoMSs系统时，驱动力足以打破能量屏障，储存在壳之间并吸附在表面的药物分子被释放，导致响应性释放。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 HoMSs 中不同的吸附特性和多壳层的物理屏障，HoMSs 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，为智能纳米材料的设计提供了途径。

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