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为解决疫苗在运输和储存过程中因冷链问题导致的损失及在低资源地区难以储存的问题，研究人员开展了将破伤风类毒素疫苗（TT）封装于金属有机框架（MOF）的研究。结果显示，TT@ZIF - 8 在特定条件下稳定性显著提升，这为疫苗储存突破冷链限制提供了新途径。
疫苗在人们对抗传染病的过程中起着至关重要的作用，它就像健康的 “护盾”，能显著改善全球的健康状况。然而，这个 “护盾” 却面临着一个大难题 —— 大多数疫苗对温度非常敏感，需要在 4 - 8°C 的环境下冷藏运输和储存。这就好比给疫苗打造了一条 “冷链高速公路”，但这条 “高速公路” 却状况百出。在一些电力供应不稳定、气候炎热潮湿的地区，冷链一旦出现故障，疫苗就会受损。据世界卫生组织估计，全球高达 50% 的疫苗因冷链问题而被浪费，大量的疫苗在运输和储存过程中 “折戟沉沙”，无法发挥作用，这不仅造成了巨大的经济损失，还使得许多人无法及时接种疫苗，尤其是生活在非洲和亚洲部分地区的儿童，他们本就更需要疫苗的保护，却因为冷链问题难以获得。
为了解决这些问题，来自佐治亚理工学院（Georgia Institute of Technology）的研究人员展开了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦在金属有机框架（MOF）上，尝试把破伤风类毒素疫苗（TT）封装在 MOF 的一种 —— 沸石咪唑酯骨架 - 8（ZIF - 8）中，研究其热稳定性，希望能找到一种突破冷链限制的新方法，让疫苗的储存和运输更加便捷，使更多人受益。
在研究过程中，研究人员使用了多种技术方法。通过粉末 X 射线衍射（pXRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）和共聚焦显微镜等技术，对 TT@ZIF - 8 的结构进行了详细表征；利用酶联免疫吸附测定（ELISA）来测量 TT 的活性和封装 / 释放效率；采用加速稳定性研究和 Arrhenius 模型，在不同温度下对 TT@ZIF - 8 的稳定性进行评估。
研究结果如下：
- TT@ZIF - 8 的结构表征：通过 pXRD 和 FTIR 分析，证实了 TT 成功封装在 ZIF - 8 结构中，且 ZIF - 8 的晶体结构在封装 TT 后未发生显著改变。SEM 图像显示，TT@ZIF - 8 粒子的大小和形状存在差异，与纯 ZIF - 8 粒子有所不同。共聚焦显微镜观察发现，TT 均匀分布在 ZIF - 8 粒子内部，而非仅存在于表面。
- TT@ZIF - 8 的稳定性研究：在不同储存条件下，研究人员对 TT@ZIF - 8 的稳定性进行了测试。结果表明，未封装的 TT 在 40°C 和 60°C 下，活性迅速下降，4 天内就低于 80% 的活性阈值。TT@ZIF - 8 的水悬浮液在这两个温度下，一周内活性也降至 80% 以下，这可能是由于 ZIF - 8 在水中不稳定，发生了水解，导致 TT 释放到不稳定的水环境中。而干燥的 TT@ZIF - 8 表现相对较好，在 40°C 下可保持 80% 的稳定性达 33 天，在 60°C 下可保持 22 天。当 TT@ZIF - 8 悬浮在丙二醇和乙醇（PG/Et）的非水混合物中时，稳定性得到了极大提升，在 40°C 下可保持 80% 的稳定性约 4 个月，在 60°C 下可保持 2.5 个月。
- Arrhenius 模型预测：研究人员利用 Arrhenius 模型对 TT@ZIF - 8 在不同温度下的稳定性数据进行分析，预测了其在不同储存温度下的稳定性。结果显示，TT@ZIF - 8 悬浮在 PG/Et 中，在 21°C（ICH 气候区 I）和 25°C（ICH 气候区 II）下，有望保持 6 个月以上的 80% 稳定性；在 37°C 下，可保持 4 个月的稳定性，满足 “控制温度链” 的要求。
研究结论和讨论部分指出，TT 疫苗成功封装在 ZIF - 8 框架内，且封装后的疫苗在热稳定性方面有显著提升。TT@ZIF - 8 悬浮在 PG/Et 混合物中的稳定性最佳，干燥的 TT@ZIF - 8 粉末稳定性次之，而 TT@ZIF - 8 水悬浮液的稳定性相对较差。通过 Arrhenius 模型预测，TT@ZIF - 8 在非水悬浮液中的稳定性能够满足部分气候区的长期疫苗储存需求，减少或无需冷藏，这对于发展中国家的公共卫生具有重要意义。
然而，该研究也存在一些需要进一步探索的地方。例如，虽然 ZIF - 8 在低剂量下被认为是无毒且非累积的，但在用于稳定 TT 及其他疫苗的剂量下，其安全性仍需进一步研究。此外，研究中使用的是未添加佐剂的 TT 疫苗，而临床使用的 TT 疫苗通常含有佐剂，未来需要研究佐剂对 TT@ZIF - 8 稳定性和免疫原性的影响。同时，还需研究 MOF 溶解产生的 Zn - EDTA 残留对免疫反应的潜在影响，以及 TT 从 MOF 复合物中的释放曲线，以更好地理解其在体内的行为。
总的来说，这项研究为疫苗的储存和运输开辟了新的道路，为突破冷链限制提供了可能，有望提高疫苗的可及性，减少疫苗浪费，对全球公共卫生事业的发展具有重要的推动作用。论文发表在《Drug Delivery and Translational Research》上，为相关领域的研究提供了有价值的参考。
