科學家開發新型金屬有機框架疫苗：無需冷鏈運輸 結構似積木

接種疫苗是預防疾病最安全的方法。然而，許多疫苗暴露在室溫或高溫下就會失效。

在缺乏可靠電力的欠發達國家，醫生們難以管理完全有效的疫苗，因為「冷鏈」(cold chain)的中斷，這是讓製造商提供疫苗給病人的有效運輸途徑。

即使在比較發達的地區，生產和銷售疫苗的80%的成本都與保持疫苗低溫有關。

冷鏈運輸的這些挑戰會阻止患者獲得挽救生命的免疫接種，增加全球流行病的風險。

在2018年7月20日至24日在加拿大多倫多舉行的美國晶體學協會第68屆年會上，德克薩斯大學達拉斯分校的助理教授Jeremiah Gassensmith將描述他的實驗室開發的金屬-有機框架(MOF)疫苗的工作。

這種新的生物可相容的聚合物框架「凍結」了疫苗中的蛋白質。這些蛋白質注入人體皮膚後就會溶解。

這種創新可以幫助衛生保健服務提供者在不可靠的偏遠地區運輸和管理疫苗，而無需通過冷鏈運輸。

「MOF疫苗是一種晶體，它含有一種抗原，就像流感表面的蛋白質一樣，只是它們被冷凍在晶體晶格中，所以它們不能變性或改變形狀，」Gassensmith解釋道。

MOF疫苗包含與有機連接結合在一起的金屬離子簇。這種結構類似於積木，可以從分子層面增加對孔洞大小、形狀和功能的控制。

MOF疫苗的結構優勢使它們在室溫下比像二氧化硅這樣的人造外殼表現得更好。

具體來說，這種多孔結構使它們能夠作為半透性屏障，運輸蛋白質或疫苗中的抗原等生物物質。

此外，MOF疫苗在包括水在內的許多溶劑中保持穩定，但它們在像人類皮膚這樣的低PH環境中會溶解。

這對於透皮疫苗的使用來說是一個額外的優勢，因為皮膚中含有可以激活疫苗的免疫細胞，它的酸度可以幫助MOF溶解。

研究人員通過一個叫做「生物礦化」的過程來合成MOF疫苗，是指生物體通過生物大分子的調控生成無機礦物的過程，生物常用來形成骨骼和外殼等自然材料。

在仿生礦化過程中，研究人員利用負蛋白表面來吸引正金屬離子，從而使MOF在疫苗周圍形成保護殼。

Gassensmith驚訝地發現，他們的方法有效地封裝了數百種納米範圍的滅活病毒以及胰島素等小蛋白。

「我們能夠在這些非常大的蛋白質集合體的表面生長出外殼，就像在小的蛋白質上一樣有效，」Gassensmith說。

「這個結構的大小和大小似乎並不重要。我們可以把它都封裝起來。」

接下來，這個團隊希望將他們的工作整合到一個診所中。

他說:「我們的下一個階段是增加動物體內的工作，我們正在研發可能有助於瘧疾的疫苗。」

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