空心的多殼結(jié)構(gòu)(HoMS)，在殼中具有相對(duì)隔離的空腔和層狀孔隙，在結(jié)構(gòu)上與細(xì)胞相似。它們可用作抗菌劑的載體。由中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所(IPE)的王丹教授和張鎖江教授領(lǐng)導(dǎo)的最新研究研究了抗菌分子通過HoMS的擴(kuò)散和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，并發(fā)現(xiàn)了獨(dú)特的時(shí)空順序HoMS的特性首次可以實(shí)現(xiàn)藥物的連續(xù)釋放。

這項(xiàng)研究于9月7日發(fā)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(fā)現(xiàn)分子從HoMS中的釋放經(jīng)歷了連續(xù)釋放階段，即爆發(fā)釋放，持續(xù)釋放和刺激響應(yīng)釋放。

詳細(xì)地，通過簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)引入環(huán)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(fā)釋放階段可以快速達(dá)到所需濃度。

MIT分子以π-π堆積狀態(tài)在HoMS腔中持續(xù)釋放可以長(zhǎng)時(shí)間維持所需濃度并抑制細(xì)菌生長(zhǎng)。

在相同條件下，三層HoMS可以在細(xì)菌豐富的環(huán)境中提供較長(zhǎng)的無菌時(shí)間，是純抗菌劑的近八倍。

“當(dāng)將外來病原體添加到我們的HoMSs系統(tǒng)中時(shí)，驅(qū)動(dòng)力足夠強(qiáng)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(dǎo)致響應(yīng)釋放。更重要的是，藥物濃度可以自動(dòng)恢復(fù)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(shí)間。

所有這些優(yōu)勢(shì)都可以歸因于化學(xué)擴(kuò)散和物理屏障驅(qū)動(dòng)的順序藥物釋放，這為智能納米材料的設(shè)計(jì)提供了一條途徑。