Temporal-spatial ordensegenskab for hule flerskallede strukturer muliggør sekventiel frigivelse af lægemidler

Hule flerskallede strukturer (HoMS'er), med relativt isolerede hulrum og hierarkiske porer i skallerne, strukturelt ligner celler. De kan bruges som bærer for antibakterielle midler.

En nylig forskning ledet af prof. Wang Dan og prof. Zhang Suojiang fra Institute of Process Engineering (IPE) ved det kinesiske videnskabsakademi undersøgte diffusions- og transportmekanismen for antimikrobielle molekyler gennem HoMS'er, og opdagede, at HoMS'ers unikke tids-rumlige ordensegenskab kan realisere den sekventielle lægemiddelfrigivelse for første gang.

Denne forskning blev offentliggjort i Naturkommunikation den 7. sept.

"Vi syntetiserede TiO ₂ -HoMS'er gennem sekventiel skabelontilgang, og introducerede antibakterielt middel Methylisothiazolinone (MIT) som modelmolekyler i HoMS'er, " sagde prof. Wang.

Ved at analysere adfærden af ​​HoMS'er under frigivelse af lægemidler, forskerne opdagede, at frigivelsen af ​​molekylerne fra HoMS'er gik gennem sekventielle frigivelsesstadier, nemlig burst release, vedvarende frigivelse, og stimulusresponsiv frigivelse.

I detaljer, ved blot at justere mængden af ​​MIT-HoMS'er, der indføres i miljøet, den ønskede koncentration kan hurtigt nås i burst release-stadiet på grund af MIT-molekylerne absorberet på den ydre overflade af HoMS'er.

Den vedvarende frigivelse af MIT-molekyler i π-π stablet tilstand i hulrummet af HoMS'er kunne opretholde den nødvendige koncentration i en lang periode og hæmme væksten af ​​bakterier.

Den tredobbelte HoMS kunne give en lang sterilitetsperiode i et bakterierigt miljø, der er næsten otte gange længere end det rene antimikrobielle middel under de samme forhold.

"Da de fremmede patogener blev tilføjet til vores HoMSs-system, drivkraften var stærk nok til at bryde energibarrieren, og lægemiddelmolekylerne lagret mellem skallerne og absorberet på overfladen blev frigivet, resulterer i den responsive udgivelse. Vigtigere, lægemiddelkoncentrationen kan genfindes til det ønskede område automatisk, " sagde prof. Wang.

På grund af forskellige adsorptionsegenskaber i HoMS'er og fysiske barrierer fra multishellerne, lægemiddelmolekyler på forskellige steder i HoMS'er har forskellige frigivelsestider.

Alle disse fordele kunne tilskrives kemisk diffusions- og fysisk barrieredrevet sekventiel lægemiddelfrigivelse, giver en rute for design af intelligente nanomaterialer.