研究人员开发MTU方法 无需冷藏即可保存病毒疫苗

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疫苗溶液可能含有大量的盐或糖,以及天然防腐剂,除了保持低温外,还有助于保持其稳定。


疫苗中的病毒会训练我们的细胞以识别并杀死病毒入侵者,因此必须保持低温,以防止它们破裂。疫苗的典型运输温度范围为2到8摄氏度(华氏35到47华氏度)。


出于与冷藏食品相同的原因,病毒会保持低温。密歇根理工大学健康研究所所长,化学工程学教授卡琳·赫尔特(Caryn Heldt)表示: “牛排具有同样的稳定性问题,它含有蛋白质,脂肪和其他分子,为了使其稳定,我们需要使其保持低温。”


像蛋白质一样,病毒在高温或有移动空间时也会展开。热量为病毒提供了使自身分裂的能量,为它们提供了分裂的空间。稳定的疫苗需要低温环境。


但是,如果没有冷库怎么办?如果有人不小心将包裹放在柜台上怎么办?如果电源关闭怎么办?


赫尔德与马萨诸塞州大学阿默斯特分校化学工程教授莎拉·佩里(Sarah Perry)共同开发了一种通过复杂凝聚法模拟疫苗环境中人体环境的方法。Perry和Heldt不用依靠冷藏,而是利用另一种方法来保持病毒稳定。


为了使疫苗中的病毒保持稳定,从制造工厂到运输公司再到医生办公室的供应链中的每个人都必须保持其低温状态。这种被称为冷链。如果将疫苗在高于该温度范围的温度下保持一个小时,它可能会毁坏并且无法使用。


世界卫生组织估计,由于无法维持冷链和理想的储存温度,每年浪费多达50%的疫苗。


人体是一个复杂的地方。形状和大小各异的单元可用于定位。其中包括病毒,这些病毒入侵我们的细胞,命令它们复制。未经检查,病毒拷贝会像气球一样从气球中飞出细胞。然后,所有这些复制品都会对其他单元格执行同样的操作。在不知不觉中,您就生病了。


赫尔德(Heldt)研究了疫苗生产技术,而新冠病毒大流行已成为大麻烦。


赫尔特说: “要保持病毒稳定以获得良好的免疫反应,同时在疫苗中具有可以安全注射的正确成分,这是一个非常艰难的折衷。”


Heldt和Perry使用带正电荷或负电荷的多肽-合成蛋白。将这些带电的肽置于溶液中时,它们会粘在一起并形成单独的液相,这一过程称为复杂凝聚。液体包裹着衣壳,将病毒材料像卷饼的玉米饼一样粘在一起。


佩里说:“凝聚材料是我们日常生活中实际上一直看到的东西。” “许多洗发水都会凝聚。当将洗发水放在湿发上时,存在的水会稀释洗发水,导致其相分离,并有利于从头发上清除污垢和油脂。”


复杂凝聚适用于无包膜病毒,它们周围没有脂质或脂肪层。非包膜病毒包括脊髓灰质炎,鼻病毒(引起普通感冒)和甲型肝炎。


赫尔德(Heldt)和佩里(Perry)于2020年3月从美国国立卫生研究院(NIH)获得了40万美元的发展研究资助,以继续进行研究直至2022年初,其中包括探索降低盐浓度的方法(用于疫苗时,可打破凝聚层阶段)通过改变肽序列注入)。此外,化学工程师正在研究将复杂凝聚作用应用于包膜病毒(如SARS-CoV-2)的方法,这种方法需要在脂层中的紧密度和分隔性之间取得平衡,而非包膜病毒则不需要。


佩里说:“展望未来,我们想更多地考虑用于凝聚层的具体材料。” “单独拥挤并不是提高病毒稳定性的通用策略。我们需要了解不同的聚合物如何与病毒相互作用,以及如何使用它来创建可应用于未来挑战的工具箱。”


随着疫苗储存的禁忌之道的扩展,研究表明,天然存在的蛋白质可改善我们的疫苗,并使它们在世界范围内更广泛地获得(无论是否冷藏)。


赫德说:“这些氨基酸的妙处在于它们与我们体内的结构相同。” “我们不会在尚未被认为安全的疫苗中添加任何东西。”


解决冷库难题有望改善对病毒的疫苗接种。通过多肽和创新化学工程绕过冷链可以改善全世界的医疗保健水平并减少紧急医疗情况。


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