Holle multishelled structuren (HoMSs), met relatief geïsoleerde holten en hiërarchische poriën in de schelpen, zijn structureel vergelijkbaar met cellen. Ze kunnen worden gebruikt als drager voor antibacteriële middelen.

Een recent onderzoek onder leiding van prof. Wang Dan en prof. Zhang Suojiang van het Institute of Process Engineering (IPE) van de Chinese Academie van Wetenschappen bestudeerde het diffusie- en transportmechanisme van antimicrobiële moleculen via HoMSs, en ontdekte dat de unieke temporeel-ruimtelijke orde-eigenschap van HoMSs voor het eerst de sequentiële medicijnafgifte kan realiseren.

Dit onderzoek is gepubliceerd in Natuurcommunicatie op 7 sept.

"We hebben TiO . gesynthetiseerd ₂ -HoMS'en via sequentiële sjabloonbenadering, en introduceerde het antibacteriële middel Methylisothiazolinone (MIT) als modelmoleculen in HoMSs, " zei prof. Wang.

Door het gedrag van HoMS'en tijdens medicijnafgifte te analyseren, de onderzoekers ontdekten dat de afgifte van de moleculen uit HoMSs door opeenvolgende afgiftestadia ging, namelijk burst release, aanhoudende afgifte, en stimulusresponsieve afgifte.

In detail, door simpelweg de hoeveelheid MIT-HoMS'en die in het milieu worden geïntroduceerd aan te passen, de gewenste concentratie kan snel worden bereikt in de burst-afgiftefase vanwege de MIT-moleculen die op het buitenoppervlak van HoMSs worden geabsorbeerd.

De aanhoudende afgifte van MIT-moleculen in π-π-gestapelde toestand in de holte van HoMS's zou de vereiste concentratie gedurende een lange periode kunnen handhaven en de groei van bacteriën kunnen remmen.

De drievoudige schaal HoMS zou een lange steriliteitsperiode kunnen bieden in een bacterierijke omgeving die onder dezelfde omstandigheden bijna acht keer langer is dan die van het pure antimicrobiële middel.

"Toen de vreemde pathogenen aan ons HoMSs-systeem werden toegevoegd, de drijvende kracht was sterk genoeg om de energiebarrière te doorbreken, en de medicijnmoleculen die tussen de schelpen waren opgeslagen en aan het oppervlak waren geabsorbeerd, kwamen vrij, resulterend in de responsieve release. Belangrijker, de geneesmiddelconcentratie kan automatisch worden hersteld tot het gewenste bereik, " zei prof. Wang.

Vanwege verschillende adsorptiekenmerken in HoMS'en en fysieke barrières van de multishells, geneesmiddelmoleculen op verschillende locaties van HoMS's hebben verschillende afgiftetijden.

Al deze voordelen kunnen worden toegeschreven aan door chemische diffusie en fysische barrière gestuurde sequentiële geneesmiddelafgifte, het bieden van een route voor het ontwerpen van intelligente nanomaterialen.