科学家开发新型金属有机框架疫苗：无需冷链运输 结构似积木

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科学家开发新型金属有机框架疫苗：无需冷链运输 结构似积木

接种疫苗是预防疾病最安全的方法。然而，许多疫苗暴露在室温或高温下就会失效。

在缺乏可靠电力的欠发达国家，医生们难以管理完全有效的疫苗，因为“冷链”(cold chain)的中断，这是让制造商提供疫苗给病人的有效运输途径。

即使在比较发达的地区，生产和销售疫苗的80%的成本都与保持疫苗低温有关。

冷链运输的这些挑战会阻止患者获得挽救生命的免疫接种，增加全球流行病的风险。

在2018年7月20日至24日在加拿大多伦多举行的美国晶体学协会第68届年会上，德克萨斯大学达拉斯分校的助理教授Jeremiah Gassensmith将描述他的实验室开发的金属-有机框架(MOF)疫苗的工作。

这种新的生物可相容的聚合物框架“冻结”了疫苗中的蛋白质。这些蛋白质注入人体皮肤后就会溶解。

这种创新可以帮助卫生保健服务提供者在不可靠的偏远地区运输和管理疫苗，而无需通过冷链运输。

“MOF疫苗是一种晶体，它含有一种抗原，就像流感表面的蛋白质一样，只是它们被冷冻在晶体晶格中，所以它们不能变性或改变形状，”Gassensmith解释道。

MOF疫苗包含与有机连接结合在一起的金属离子簇。这种结构类似于积木，可以从分子层面增加对孔洞大小、形状和功能的控制。

MOF疫苗的结构优势使它们在室温下比像二氧化硅这样的人造外壳表现得更好。

具体来说，这种多孔结构使它们能够作为半透性屏障，运输蛋白质或疫苗中的抗原等生物物质。

此外，MOF疫苗在包括水在内的许多溶剂中保持稳定，但它们在像人类皮肤这样的低PH环境中会溶解。

这对于透皮疫苗的使用来说是一个额外的优势，因为皮肤中含有可以激活疫苗的免疫细胞，它的酸度可以帮助MOF溶解。

研究人员通过一个叫做“生物矿化”的过程来合成MOF疫苗，是指生物体通过生物大分子的调控生成无机矿物的过程，生物常用来形成骨骼和外壳等自然材料。

在仿生矿化过程中，研究人员利用负蛋白表面来吸引正金属离子，从而使MOF在疫苗周围形成保护壳。

Gassensmith惊讶地发现，他们的方法有效地封装了数百种纳米范围的灭活病毒以及胰岛素等小蛋白。

“我们能够在这些非常大的蛋白质集合体的表面生长出外壳，就像在小的蛋白质上一样有效，”Gassensmith说。

“这个结构的大小和大小似乎并不重要。我们可以把它都封装起来。”

接下来，这个团队希望将他们的工作整合到一个诊所中。

他说：“我们的下一个阶段是增加动物体内的工作，我们正在研发可能有助于疟疾的疫苗。”

接种疫苗是预防疾病最安全的方法。然而，许多疫苗暴露在室温或高温下就会失效。

在缺乏可靠电力的欠发达国家，医生们难以管理完全有效的疫苗，因为“冷链”(cold chain)的中断，这是让制造商提供疫苗给病人的有效运输途径。

即使在比较发达的地区，生产和销售疫苗的80%的成本都与保持疫苗低温有关。

冷链运输的这些挑战会阻止患者获得挽救生命的免疫接种，增加全球流行病的风险。

在2018年7月20日至24日在加拿大多伦多举行的美国晶体学协会第68届年会上，德克萨斯大学达拉斯分校的助理教授Jeremiah Gassensmith将描述他的实验室开发的金属-有机框架(MOF)疫苗的工作。

这种新的生物可相容的聚合物框架“冻结”了疫苗中的蛋白质。这些蛋白质注入人体皮肤后就会溶解。

这种创新可以帮助卫生保健服务提供者在不可靠的偏远地区运输和管理疫苗，而无需通过冷链运输。

“MOF疫苗是一种晶体，它含有一种抗原，就像流感表面的蛋白质一样，只是它们被冷冻在晶体晶格中，所以它们不能变性或改变形状，”Gassensmith解释道。

MOF疫苗包含与有机连接结合在一起的金属离子簇。这种结构类似于积木，可以从分子层面增加对孔洞大小、形状和功能的控制。

MOF疫苗的结构优势使它们在室温下比像二氧化硅这样的人造外壳表现得更好。

具体来说，这种多孔结构使它们能够作为半透性屏障，运输蛋白质或疫苗中的抗原等生物物质。

此外，MOF疫苗在包括水在内的许多溶剂中保持稳定，但它们在像人类皮肤这样的低PH环境中会溶解。

这对于透皮疫苗的使用来说是一个额外的优势，因为皮肤中含有可以激活疫苗的免疫细胞，它的酸度可以帮助MOF溶解。

研究人员通过一个叫做“生物矿化”的过程来合成MOF疫苗，是指生物体通过生物大分子的调控生成无机矿物的过程，生物常用来形成骨骼和外壳等自然材料。

在仿生矿化过程中，研究人员利用负蛋白表面来吸引正金属离子，从而使MOF在疫苗周围形成保护壳。

Gassensmith惊讶地发现，他们的方法有效地封装了数百种纳米范围的灭活病毒以及胰岛素等小蛋白。

“我们能够在这些非常大的蛋白质集合体的表面生长出外壳，就像在小的蛋白质上一样有效，”Gassensmith说。

“这个结构的大小和大小似乎并不重要。我们可以把它都封装起来。”

接下来，这个团队希望将他们的工作整合到一个诊所中。

他说：“我们的下一个阶段是增加动物体内的工作，我们正在研发可能有助于疟疾的疫苗。”(生物谷Bioon.com）

及时

感谢科学家给我们一个又一个惊喜，希望早日量产无需冷链保存的预苗。