水凝胶大大提高了疫苗的保质期
将近一半的疫苗都被浪费了。这是由于将它们运送到世界不同区域所涉及的后勤障碍。大多数疫苗从生产线到注射到患者手臂都需要严格的温度调节。在最好的情况下，沿冷(供应)链保持恒定的温度是一项具有挑战性的壮举。例如，在撒哈拉以南非洲和其他发展中地区，有限的交通基础设施和不可靠的电力使提供可行疫苗的巨大挑战更加严峻。
为了迎接挑战，来自苏黎世联邦理工学院大分子工程和有机化学实验室的科学家和来自科罗拉多州初创公司Nanoly Bioscience的企业家共同开发了一种安全、通用的平台，以提高疫苗的热稳定性。他们的目标是什么?大大改善可行疫苗的分发，降低冷链的经济成本。
就像蛋白质的“特百惠”
“把它想象成一个鸡蛋，”马克·蒂比特教授大分子工程实验室的博士研究员布鲁诺·马可-杜福特解释说。“在室温下或在冰箱里，鸡蛋保持其粘稠状的蛋白质结构，但一旦它碰到沸水或煎锅，它的结构就会永久性地改变。”这与疫苗中的蛋白质相似——一旦暴露在特定的温度下，它们就会聚集在一起。再次冷却也不会逆转它们的变性——你不能“不煮”鸡蛋。
“大多数疫苗对冷热都敏感。这给全球免疫运动造成了巨大障碍，因为疫苗的分发和管理成本往往超过生产成本。”布鲁诺Marco-Dufort
因此，Marco-Dufort和研究团队并没有改变大自然，而是开发了一种新型水凝胶，其细节刚刚发表在杂志上科学的进步．这种凝胶基于一种被称为“PEG”的生物相容性合成聚合物，可作为一种保护性的“隐形装置”，用于保护非常大但肉眼看不见的复杂分子，如疫苗、抗体或基因疗法中发现的蛋白质。这种包装的工作原理有点像分子特百惠，将蛋白质封装起来并保持它们的分离。它使蛋白质能够承受更大范围的温度波动。与传统的冷链+2至+8°C(35至45°F)范围不同，封装允许25至65°C(75至150°F)范围。最重要的是，通过添加糖溶液，可以简单地释放封装的货物，使疫苗在使用点易于按需回收。
用于癌症研究
除了更高的疫苗存活率，这种新的生物医学水凝胶技术真正改变游戏规则的是它可能在降低成本和与冷链相关的健康风险方面产生的潜在经济影响。研究人员报告称:“到2020年，冷链服务(从制造到分销)的整体市场规模为172亿美元，预计还会增长。”如果疫苗通过受损的冷链到达，成本上升可能会对公共卫生和公众信任造成可怕的后果。
“大多数疫苗对冷热都敏感。这为全球免疫运动造成了巨大障碍，因为疫苗分发和管理成本往往超过生产成本，”Marco-Dufort解释说。虽然需要更多投资来支撑冷链，但封装提供了一种节省成本的解决方案，可用于生产更多疫苗，从而挽救更多生命。
然而，在水凝胶可以用于疫苗分发之前，在进一步的研究、安全性研究和临床试验方面还有很长的路要走。它们更直接的用途是运输用于癌症研究的热敏酶，或用于实验室研究的蛋白质分子。
朝着解决全球性问题迈出了一步
虽然新的生物技术和成本节约是朝着正确方向迈出的一步，但在解决围绕公平疫苗分配和疫苗犹豫的全球问题方面，仍然存在巨大的后勤、政治和社会经济挑战。Marco-Dufort的动机并没有被吓倒。他在刚果民主共和国的童年生活经历使他深刻认识到，不仅需要针对Covid-19的疫苗，还需要针对脊髓灰质炎、脑膜炎和埃博拉的疫苗。他比大多数人更清楚，在传染病仍然流行的撒哈拉以南非洲地区，人们在获得疫苗方面面临巨大挑战。
Mark Tibbitt, Bruno Marco-Dufort及其团队的工作代表了疫苗辅料开发的实质性进展。他们的工作也为积极的社会影响带来了一线希望。即使与疫苗、药品和生物医学研究的分发相关的经济因素略有缓解，也可能在今后产生更大的影响。
参考:马志刚，杨晓明，胡涛，等。利用可逆水凝胶对多种生物制剂进行热稳定。Sci副词．2022; 8 (31): eabo0502。doi:10.1126 / sciadv.abo0502
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