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新型MART干燥技术:实现功能蛋白常温稳定存储,颠覆传统冷链依赖

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干燥装置示意图。

image: 样品被放置在样品台上进行MART-DA干燥。循环空气由箱体加热器和风扇加热并驱动。干燥空气的温度通过温度传感器进行测量,并由PID控制器进行控制。系统的相对湿度由冷阱控制。采用带散热器的Peltier模块,水分通过在散热器上冷凝和冻结的方式被去除。 view more 

Credit: Yejiong Yu et al.

蛋白类药物及诊断试剂因热稳定性差,长期依赖冷链运输与储存,不仅成本高昂,更限制了其在发展中地区的可及性。针对这一痛点,牛津大学崔占峰教授研究团队开发了MART干燥技术,实现了功能蛋白在室温或略高于室温条件下的干燥与高效稳定。

 

MART干燥技术的核心在于利用纤维素膜作为支撑基质,将蛋白与高浓度糖类保护剂(如海藻糖、葡聚糖)共混后负载其上,通过形成毛细桥和Marangoni效应,使蛋白在室温或略高于室温的干燥过程中被富集并封装于致密的糖玻璃薄膜中。该干燥过程可在干空气循环条件下(MART-DA)或真空条件下(MART-V)下进行,全程无需制冷或冷冻步骤。

 

研究选取了冷冻敏感型酶乳酸脱氢酶(LDH)作为模型蛋白。结果显示,MART干燥后LDH活性保留率达92%以上,在25 °C储存6个月后仍保持与–80 °C冷冻保存相当的活性水平。对于温度极其敏感的成纤维细胞生长因子-2(FGF-2),MART干燥后的FGF-2在40 °C储存一周后,仍能显著促进间充质干细胞增殖,效果与–80 °C冷冻储存的FGF-2无统计学差异。更为关键的是,研究将包含逆转录酶和Bst 2.0聚合酶的RT-LAMP检测试剂成功稳定于纤维素膜上,经40 °C储存一周后仍可准确检测新冠病毒,为即时检测试剂常温运输提供了可行路径。

 

扫描电镜观察证实,干燥后纤维间形成连续光滑的糖玻璃薄膜,蛋白被有效固定于其中。相较于传统冷冻干燥,MART干燥避免了冰晶形成,同时大幅缩短干燥时间,降低设备与能耗成本。MART干燥技术兼具工艺简便、能耗低、适用范围广等优势,且纤维素基质生物相容性良好,可直接用于伤口敷料等应用场景。该技术有望推动诊断试剂、生长因子及蛋白类药物摆脱冷链依赖,为全球医疗资源均衡配置提供关键技术支撑。研究团队表示,未来将进一步探究干燥过程中的传热传质机制,并推动该技术的规模化应用。


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