药物和疫苗可以通过水凝胶从冷链中解脱出来

　　一种坚硬的水凝胶可以终结疫苗和基因疗法的冷藏需求，可能会彻底改变至关重要的救命药物的储存和运输方式。

　　目前许多药物依靠冷链技术来保持药物的功能。然而，冷藏是昂贵的，而且在偏远地区并不总是可用，这导致人们寻找其他方法来保持疫苗和其他药物的稳定

　　目前，冷供应链管理是供应商在配送过程中保持活性生物分子(如mRNA、蛋白质和病毒)稳定的最佳解决方案。然而，它需要专门的处理和基础设施，并产生巨大的能源成本，限制了配送。

　　研究报告的作者、曼彻斯特大学的马修·吉布森说:“一个超低温冰箱每天的用电量相当于一个小家庭的用电量。”“解决这一问题可能有助于可持续发展，但关键是将允许更广泛地分享先进的疗法……到能源基础设施欠发达的地区。”

　　他补充说:“我的团队研究冷冻保存已有十多年了。”“我们过去曾研究过冷冻蛋白质，并注意到如果我们阻止蛋白质聚集，它们在冷冻中存活得相当好。”

　　这种思路促使吉布森和他的团队与格拉斯哥大学的戴夫·亚当斯合作，后者的团队专门研究低分子量凝胶——分子自组装成纤维状3D网络，在此过程中捕获大量液体。

　　吉布森指出，蛋白质在室温下不会分解或展开。问题是它们聚集在一起，停止运作。但要聚集，蛋白质需要找到彼此并相互作用——这在室温溶液中很容易完成，因为它们可以自由移动。亚当斯解释说:“这个网络阻止了蛋白质自由移动，因此(它们)无法聚集。”

　　在此之前，水凝胶已经被用来解决这个问题。但是，之前的迭代是使用化学键将蛋白质“绑”在水凝胶的聚合物上，而目前的方法产生了坚硬的水凝胶，可以将蛋白质“冻结”在原地，而不需要改变它们。

　　美国凯斯西储大学的莉迪亚·基斯利没有参与这项研究，她说:“聚合物附着的地方可以极大地改变生物的结构和功能。”

　　凝胶的刚性，虽然对稳定生物制剂很有帮助，但也使水凝胶容易破裂。然而，团队并不认为这是一个弱点。亚当斯说:“许多人试图用各种方法来克服这个问题，但我们认为这是一个优势——如果你对它们施加压力时它们很容易破裂，我们认为有可能使用这种方法来恢复蛋白质，而不需要任何花哨的化学反应。”“这为我们提供了一种廉价的捕获蛋白质的方法，可以阻止蛋白质聚集，并重新获得蛋白质。”

　　经过一些初步的测试，研究小组确定了一种凝胶，这种凝胶在常规缓冲液的存在下形成，它的机械性能可以通过简单地添加钙盐来调节。研究发现，这种坚硬的水凝胶即使在50°C下也能稳定蛋白质，防止热变性。与其他类似技术不同的是，它能从注射器中输送纯蛋白质。

　　凝胶的结构可以通过添加钙盐来控制(右图)

　　基斯利评论说:“这是材料科学与生物制药的有趣结合，可以克服生物制剂繁琐的储存条件。”“(他们)利用了许多人认为的问题——凝胶在压力下破裂——而不是积极地释放蛋白质，因为它是通过过滤注射器推进的。”这是一个简单而又容易被忽视的想法。”

　　然而，这些坚硬的水凝胶还没有准备好开始拆除药物的冷链。基斯利说:“模型测试仅限于两种相对较小的蛋白质，但许多生物疗法都是基于抗体的大型疗法。”“这种凝胶还能自我组装并形成缠结网络来捕获大型生物吗?”我想知道，在大分子存在的情况下，凝胶能否保持其特性。”

　　“任何新技术都有局限性，”吉布森回答说，“我们正在探索我们可以稳定的蛋白质范围。”我们的发现有机会成为一种平台技术，但根据所涉及的压力因素，可以适应不同的用例。”