Linuxeden开源社区研究人员开发出一种新技术，可以将核糖核酸和蛋白质等生物物质以固态形式储存起来。这种固态存储类似于药丸或药片，需要时可以溶解在水中。这种开创性的方法解决了目前在保存和管理从活细胞中提取的产品方面所面临的挑战，这些产品对各种医学和科学研究工作至关重要。
固态生物药片溶解于水（左），激活生物机器按需生产（右）的图示。图片来源：Ehsan Faridi 和 Ehsan Keshavarzi（Inmywork 工作室）设计
生物材料，如 mRNA、酶和抗体，是制造新药和诊断测试工具的关键，但在储存、运输和使用过程中很容易受到环境条件变化的影响。不适当的储存和处理会导致它们变质或失去功能，对资源有限或服务不足地区的可用性构成重大障碍。
例如，辉瑞 COVID+19 疫苗的推广速度和广度都受到了限制，因为需要深冷冻箱进行储存和运输。更广泛地说，根据 IQVIA 人类数据科学研究所的数据，即使在有冷藏基础设施的情况下，也有 10% 以上的案例发生了故障，每年造成的损失超过 350 亿美元。
为了克服一些关键的局限性，位于加利福尼亚州圣路易斯奥比斯波市的加州州立理工大学（Cal Poly）的研究人员开发出了一种新的生物材料储存方法，该方法在科学界和医学界有着巨大的应用潜力。
当我们大多数人打开药柜时，会发现药品以液体、胶囊包装的粉末、药丸和药片等形式储存。事实证明，药品的每种形态都对药品的储存和使用起着重要作用。
除少数例外情况外，药物等生物材料目前只能以冷冻或冷藏液体和冻干粉末的形式储存。没有类似药片的形式限制了这一领域的发展，往往使其难以送达需要的地点和用户。
“正如药片改变了我们服用药物的方式一样，固态存储平台为我们处理和使用生物材料开辟了新的可能性，释放了现有疗法和新兴生物技术的潜力，”领导新存储平台研究的化学与生物化学副教授 Javin Oza 博士说。
大多数生物材料都需要以液体形式储存，并在保质期内冷冻在深冷冻箱中。实践中我们通过一个由冰箱和冷冻箱组成的复杂综合系统（即冷链）来实现这一目标。近年来，包括加州理工学院研究小组在内的许多研究团队在生物材料的冷冻干燥方面取得了进展，改善了生物材料的储存和处理方式，但冷冻干燥的使用仍然有限。
生物制剂的固态存储是下一个重大进展，因为药片具有独特的优势，可以更好地保存它们封装的材料。例如，这项创新使研究人员能够将生物材料封装成片剂，在室温下储存在货架上，然后加入水中溶解，按需使用。除了确保生物材料的稳定性和活性外，固态储存技术的开发还能确保药片迅速崩解并溶解到水中。
Oza补充说：”我们的创新使生物制剂的储存和使用变得像阿司匹林片剂一样简单，只需将其滴入水中，混合后即可使用。”
作为固态存储平台支持复杂生物制剂混合物能力的一个测试案例，研究小组证明，能够将遗传信息解码成 RNA 和蛋白质的细胞机械可以存储在固态中。当加入水中时，该机器会重新激活，对遗传信息进行解码，就像它仍在细胞内一样。研究小组还进一步证明，CRISPR 等新兴生物技术工具可以在固态存储后被激活。
研究小组的成果展示了广泛的应用潜力。在室温下储存生物制剂并按需激活它们的能力，对于向无法使用冷链的偏远地区提供治疗非常有用。例如，可以设想在偏远地区按需生产便携式疫苗。该平台还可用于诊断测试，从 COVID-19 筛选到废水污染物测试，只需改变药片的成分即可。在现场使用时，固态存储的另一个好处是使用简单，减少了对技术人员进行专业培训的需要，进一步提高了在需要时的可及性。
该平台还需要进一步改进，以适应特定的使用情况。研究人员预计，额外的改良（如涂层）可以帮助固态存储更适合承受极端环境，如高温、潮湿和化学物质。此外，对固态生物制剂的处理和涂层的不断改进，还能使生物药片口服而非注射。如果取得成功，胰岛素和 Humira（治疗关节炎的免疫抑制药物）等药物有朝一日可以口服而不是注射，从而改善数百万人的生活质量。
由于生物技术领域发展迅速，其潜在影响已超出了医疗保健领域，而是扩展到生物制造、教育和研究领域。这项创新还可能影响到生物制剂在全球各地的运输方式，以及按需生产救命疗法的太空运输方式。