金属有机框架材料(MOFs)对抗体分子高效保护和便捷释放过程示意图
新冠疫情爆发以来，人人谈疫色变，精神高度紧张，新冠疫苗问世后，这种情况得以改善，给大家吃下了一剂定心丸，这也充分体现了疫苗的重要性。但以新冠疫苗为代表的众多生物药，对运输储存条件要求极为苛刻，如何安全有效地解决“非冷链”储运问题是领域内一直关注的重要课题。
近日，南开大学药学院“分子盔甲”学生创业团队的一项成果为破解这一难题提供了新策略。团队成员在导师指导下，结合专业优势，开发出一种安全性高、成本低的新型生物药保护存储技术，可以代替低温储运，为生物药储运提供了一种新方式。
“娇弱”生物制剂亟需储运新方式
“生物制剂”在医药行业具体指“免疫生物制剂”，是通过微生物（细菌、立克次体、病毒等）及其代谢产物的有效抗原成分、动物毒素、人或动物的血液或组织等加工而成，主要包括抗体、疫苗、激素等，其可广泛应用于预防、治疗、诊断相应传染病或其他有关疾病。近年来，生物制剂在临床治疗和科研领域发挥着越来越重要的作用。
但是，生物制剂也存在一些缺点，其中就包括稳定性差。在众多科幻影片中，与神秘抗体、疫苗等生物药紧密相伴的，除了或绿或蓝的液体、管状玻璃容器外，出镜率最高的就数各式各样的便携式“小冰箱”了。这也恰恰体现出生物制剂的“娇弱”，它们需要放置在特殊的“小冰箱”里进行储运，否则极易受到温度、酸碱度、压力等外界环境影响从而失效。因此，在其运输和储存过程中，需要冷链处理或添加稳定剂，这就导致生产成本和潜在安全隐患都大大提高。
“因此，我们急需新的生物药剂型，来有效保护生物药，从而提升其对抗外界环境影响的能力。”南开大学药物化学生物学国家重点实验室、药学院学生创业团队——“分子盔甲”团队负责人、2021级药学院博士研究生乔杉说。
新型晶态材料开发新用途
南开大学“分子盔甲”团队研究发现，在某一温和的合成条件下，可以利用一步法将生物分子包裹在新型晶态材料中。这种新型晶态材料的包裹，就好像给生物分子穿上了盔甲，保护生物分子不受外界环境的破坏。实验证明，穿戴“分子盔甲”的疫苗可实现日常环境甚至极端环境长期贮存、运输和使用，不再“娇弱”。
与传统的无机多孔材料相比，新型晶态材料具有更大的空隙率和比表面积，尤其是具有可调节的孔径以及可变的功能基团。乔杉和团队成员创造性地将新型晶态材料与抗体类和疫苗类等生物药结合，对多克隆抗体和广泛市售的单克隆抗体药物（阿达木）进行了“包裹”，通过反复测试，最终筛选出适用于生物药的新型晶态材料保护策略，并对该新策略的安全性和保护性能进行了多方面测试。
结果表明，在模拟的各种极端环境条件下，被保护的药物仍然保持其结构和活性：加热、酸碱、有机溶剂、压力等测试下，生物药都保持了近90%以上的生物活性；在4摄氏度到50摄氏度不断变温环境中保存2个月，生物药仍然保持其活性。这一实验结果证实了团队开发的新策略在生物制剂常温长期储存运输方面的巨大潜力。
值得一提的是，该策略的巧妙之处在于新型晶态材料保护壳——“分子盔甲”可以在生物药使用前通过一种极其简便的方式完全去除，不会随药物进入人体，相较于传统添加稳定剂，使用“分子盔甲”大大提高了新型生物制剂的安全性。
生物制剂开创使用新起点
乔杉介绍，这一成果的应用或将为抗体药物和疫苗等其他生物制剂的制备、储运与使用提供一条新途径，并且为便携式新型生物制剂剂型的开发探路。
“如果可以摆脱全程冷链，或将大大降低疫苗等生物制剂的生产运输和使用成本，同时也能极大拓宽生物制剂的使用范围。这对于偏远地区以及灾害、战地等极端情况下疫苗等生物制剂的使用提供了新的可能方案。”乔杉说。
据了解，目前团队正在开展针对酶、激素等其他生物药物制品的新剂型的研究。
成果相关论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201805148
