光辅助干燥实现疫苗稳定并支持独立于冷链的分发

为何干燥疫苗可能改变全球健康格局

世界上许多疫苗都很脆弱，必须在从工厂到诊所的每一步维持低温。维持这种“冷链”成本高、技术要求高，并且在电力或基础设施有限的地区常常不可靠。本文综述探讨了一种用光将疫苗干燥成稳定的糖基玻璃的新方法，使其可在室温下储存而不丧失保护效力。如果成功，这种方法可能使将救命疫苗更容易、更便宜地送到世界各地的人手中。

保持疫苗安全的一种新途径

如今，大多数疫苗在接近冰点到普通冰箱温度之间运输和储存，有些则需要更低温度。冷链中断会损害那些教会我们免疫系统识别疾病的脆弱蛋白或病毒颗粒。常见的应对方法是冷冻干燥，将液体疫苗变成粉末。但冷冻干燥过程缓慢、复杂，且关键在于其涉及冻结，而冻结本身可能损害某些疫苗成分。作者研究了一种称为光辅助干燥（LAD）的替代方法。在LAD中，近红外激光温和加热与海藻糖混合的疫苗，促使水分蒸发而不使样品结冰。随着水分蒸发，海藻糖形成坚固的非晶玻璃基质，将疫苗固定并帮助其在室温下抵抗损伤。

光干燥过程如何工作

为测试该方法，研究人员将商业疫苗与海藻糖溶液混合，并将小体积置于非常干燥空气中的玻璃小瓶内。1064纳米激光从上方照射，加热液体并加速水分散失。通过随时间监测温度，他们观察到可重复的模式：初始升温、由蒸发驱动的降温阶段，最终达到表明大部分水分已去除的稳定平台期。较大体积的样品需要更长的干燥时间，但所需时间并非成比例增加，这表明该过程高效，主要由必须去除的水量决定，而不是特定疫苗配方。这种一致性暗示LAD可在相对较小的调整下广泛应用于多种生物制品。

显微镜下检查干燥后的疫苗

团队研究了两种非常不同的疫苗。一种称为4CMenB，是针对B群脑膜炎球菌的多组分疫苗，包含蛋白片段和来自细菌的微小外膜囊泡，均附着在作为免疫佐剂的铝基颗粒上。另一种是灭活脊髓灰质炎疫苗（IPV），包含完整的灭活脊髓灰质炎病毒。LAD处理后，他们使用偏振光成像寻找糖基质中的微小晶体——晶体存在会表明不稳定。与空气干燥对照组不同，LAD处理样品未显示亮丽的晶体区域，表明为平滑的无定形玻璃。随后的透射电子显微镜显示，铝颗粒、外膜囊泡和病毒壳体的细微形态在LAD后仍保持完整，而高温处理则导致明显的聚集和损伤。

对功能性的检验

结构保持只有在疫苗仍能生物学起效时才重要，因此研究人员进行了体外检测和动物研究。利用ELISA测试——测量抗体与疫苗成分结合能力的化学反应——他们发现干燥的4CMenB保留了几乎与原液相同的“抗原性”，这意味着关键蛋白靶点仍可被识别。对于IPV，LAD处理样品不仅与未处理疫苗相当，在某些情况下在维持病毒表面被抗体识别的构象方面甚至表现更好。最后，在小鼠研究中，接种LAD干燥4CMenB的小鼠产生了多类抗体的强烈反应，且与接受标准液体疫苗的小鼠无显著差异。接受仅缓冲液的对照鼠未见此类反应。

这对未来疫苗接种意味着什么

总体而言，研究表明，将近红外光照射与海藻糖混合的疫苗可在不结冰的情况下可靠地将其干燥成玻璃状固体，同时在短期内保持其结构和免疫刺激能力。通过消除对持续冷藏的依赖，这种光辅助干燥方法可能简化配送、减少因剂量变质产生的浪费，并有助于弥合冷藏匮乏地区的免疫差距。仍需对长期储存和其它类型疫苗进行进一步研究，但结果指向一条有前景的路径，旨在使疫苗在全球范围内更易获得且更具韧性。

引用: Tsegaye, A.A., Suptela, A.J., Marriott, I. et al. Light-assisted drying enables vaccine stabilization and supports cold-chain-independent distribution. Sci Rep 16, 11104 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40775-1

关键词: 疫苗稳定性, 冷链, 海藻糖, 光辅助干燥, 脊灰和脑膜炎球菌疫苗