“超过80%的生物药物和90%的疫苗需要控制温度。这项创新的技术可能会改变这些药物的存储和运输方式，提高所有人的可及性和经济性，”首席研究员、宾州州立大学生物医学工程William和Wendy Korb早期职业教授Scott Medina表示。“这可能为整个供应链节省数十亿美元的冷藏费用，并使蛋白质治疗能够在冷藏不切实际的地方使用。”

研究结果最近发表在期刊自然通讯上。研究涉及一系列实验，其中传统用于蛋白质药物的水基溶液被全氟化碳油取代。研究团队评估了五种具有不同健康相关功能的蛋白质，包括抗体和酶。

在对小鼠进行的测试中，研究人员发现新的油基溶液与冷藏替代品同样有效，且没有表现出任何毒性，表明油基配方没有相关的有害健康影响。

此外，研究人员指出，油基溶液对蛋白质样本保持无菌，证明它不会被在水基环境中生长的细菌、真菌或病毒污染。

一个确定的挑战是，蛋白质通常在水中均匀分散，但在油中溶解度降低。为了解决这一问题，研究团队创造了一种表面活性剂——一种涂覆在蛋白质表面的分子——这使得它可以在油中均匀分布。

这种表面活性剂还在蛋白质周围形成一层保护膜，确保其稳定性，并防止在高达212华氏度的温度下降解，这个温度通常会使水沸腾。

“想象一下，这就像蛋白质的雨衣，”Medina说道，他也是宾州州立大学Huck生命科学研究所的一部分。“就像雨衣让你保持干燥一样，这层保护膜保护蛋白质免受热和污染，确保它保持稳定和功能。”

Medina指出，基于蛋白质的药物和疫苗通常对热、光和运动敏感，这些因素会随着时间的推移破坏它们的结构和功能。冷藏有助于减缓这种降解，延长药物的有效性，直到需要使用。

“在高温下，蛋白质会开始展开并失去活性，”Medina补充道。“展开发生的原因是温度升高使水分子获得足够的能量来拉开蛋白质。因此，蛋白质疗法通常需要存放在冰箱或冷冻室中以防止这种展开。”

根据Medina的说法，这些发现可能减少或完全消除从生产地点到各种分销中心转移疗法所需的冷链物流。

2020年，研究人员估计到2026年冷链物流的全球成本将达到580亿美元。

“如果这个过程出现问题，蛋白质疗法的有效性可能会降低，药物可能失效，或者可能被污染，从而给患者带来风险，”Medina评论道。

研究团队认为，他们的方法可能降低制药公司的成本和障碍，从而为需要这些治疗的患者带来显著的节省和更好的获取。

“这项创新技术也可能打破障碍，使药物在资源有限的环境中，在所有人群中分发，”Medina指出。“它甚至可以用于野外的士兵，那里冷藏的获取通常受限。”

展望未来，研究人员计划用额外的蛋白质验证他们的方法，并与制药公司合作，稳定适用于各种药物的蛋白质分子或肽。

“我们正在申请专利权，希望与制药公司合作，增强其蛋白质产品的稳定性和可及性，”Medina总结道。

该团队由兽医学和生物医学科学副教授Girish Kirimanjeswara、宾州州立大学的研究生Atip Lawanprasert、Mariangely González Vargas和Arishya Dewan，以及博士后学者Harminder Singh和本科生Sopida Pimcharoen组成。这项工作由国防高级研究计划局资助。