Schematisk illustration av den sekventiella läkemedelsfrisättningen med Hollow multishelled-struktur. Kredit:Yang Nailiang
Ihåliga flerskalsstrukturer (HoMS), med relativt isolerade håligheter och hierarkiska porer i skalen, liknar celler strukturellt. De kan användas som bärare för antibakteriella medel.
En nyligen genomförd forskning ledd av prof. Wang Dan och prof. Zhang Suojiang från Institute of Process Engineering (IPE) vid den kinesiska vetenskapsakademin studerade diffusions- och transportmekanismen för antimikrobiella molekyler genom HoMS, och upptäckte att HoMSs unika tids-spatiala ordningsegenskap kan realisera den sekventiella läkemedelsfrisättningen för första gången.
Denna forskning publicerades i Naturkommunikation den 7 sept.
"Vi syntetiserade TiO 2 -HoMS genom sekventiell mallstrategi, och introducerade det antibakteriella medlet Methylisothiazolinone (MIT) som modellmolekyler i HoMS, " sa prof. Wang.
Genom att analysera beteendet hos HoMS under läkemedelsfrisättning, forskarna upptäckte att frisättningen av molekylerna från HoMSs gick igenom sekventiella frisättningsstadier, nämligen burst release, fördröjd frisättning, och stimulusresponsiv frisättning.
I detalj, genom att helt enkelt justera mängden MIT-HoMS som introduceras i miljön, den önskade koncentrationen kan snabbt nås i burst release-steget på grund av MIT-molekylerna som absorberas på den yttre ytan av HoMSs.
Den fördröjda frisättningen av MIT-molekyler i π-π staplade tillstånd i håligheten hos HoMSs kan bibehålla den erforderliga koncentrationen under en lång period och hämma tillväxten av bakterier.
HoMS med tre skal kan ge en lång sterilitetsperiod i en bakterierik miljö som är nästan åtta gånger längre än den för det rena antimikrobiella medlet under samma förhållanden.
"När de främmande patogenerna lades till vårt HoMS-system, drivkraften var tillräckligt stark för att bryta energibarriären, och läkemedelsmolekylerna som lagrades mellan skalen och absorberades på ytan frigjordes, vilket resulterar i den responsiva versionen. Mer viktigt, läkemedelskoncentrationen kan automatiskt återställas till önskat intervall, " sa prof. Wang.
På grund av olika adsorptionsegenskaper i HoMS och fysiska barriärer från multiskalen, läkemedelsmolekyler på olika platser i HoMS har olika frisättningstider.
Alla dessa fördelar kan tillskrivas kemisk diffusions- och fysisk barriärdriven sekventiell läkemedelsfrisättning, tillhandahålla en väg för design av intelligenta nanomaterial.
