利用有机-无机复合材料制备疫苗等生物制品的新型制剂

The preservation and use of biological products, such as vaccines and antibody, are important issues related to the national economy and the people's livelihood. However, some vaccines or antibodies are very sensitive to the environment and have poor stability. To overcome this challenge, we propose to use a new type of organic-inorganic hybrid materials, Metal-Organic Frameworks (MOFs) for highly efficient encapsulation and protection of vaccines or antibodies. This strategy can dramatically improve their stability and tolerance to environment. In addition, we can also develop simple and efficient strategies to decompose MOFs and completely release the encapsulated molecules (e.g. vaccines, antibodies), while retain their activities and structures. Therefore, the protection materials (MOFs) will not involve in the subsequent usage of vaccines or antibodies, and avoid any related biocompatible or biosafety problems. This new type of preparation based on MOFs materials can greatly enhance the stability of vaccines and other biological products. Therefore, it may improve the long-term storage or transportation of biological products, or develop novel drug delivery system and the portability of pharmaceutical preparations, which may potentially reduce the transportation cost of biological products, expand their application range.

疫苗、抗体等生物制品的保存和使用是关系国计民生的重要问题。针对部分疫苗、抗体对环境敏感、稳定性较差的问题，本项目旨在利用新型有机-无机复合材料——金属-有机框架材料对某些疫苗或抗体进行高效包裹、保护，提高其稳定性和环境耐受性，并开发出简单易行的策略，根据使用需要，在保持疫苗等的活性的前提下，快速完全地将起保护作用的框架材料去除，高效释放出所保护的疫苗等，因而避免由于保护材料（金属-有机框架材料）造成的后续生物相容性或安全性问题。此类基于金属-有机框架材料的高效新型制剂可大大提高疫苗、抗体等生物制品在长期常温储运或使用过程中的稳定性，有望应用于疫苗、抗体等的常温储运，开发有较强环境适应能力和便携性的药物制剂和送药体系，以期降低生物制品运输使用成本，扩大其应用范围。

疫苗、抗体、酶等生物制品的保存和使用是关系到我国生物医药领域和大健康产业发展的重要问题，而席卷全球的新冠疫情使得目前生物制品领域的问题与挑战更为凸显。例如，疫苗、抗体、蛋白等容易受外界环境的影响而失去活性，在储运和使用中需要较为严格的控制条件，以及对冷链的依赖，大大限制了生物制品的应用。针对生物制品对环境敏感、稳定性较差的问题，本项目基于新型框架类材料和新策略创制，开发具有较高稳定性的高性能新型生物制剂和方法，有望打破生物制品对冷链的依赖，克服上述挑战，扩大生物制剂应用范围。本项目首先基于金属-有机框架材料（MOFs）制备了一系列可实现对抗体、蛋白等生物药的高效包裹体系，生物兼容性好，包裹效率>99％，大大降低制剂材料与生物药组装过程中价格昂贵的生物药的损失，为后续制剂和工艺奠定基础。并进一步发展了原位制剂策略，实现了抗体等生物药与晶态制剂材料在分子水平的有序高效组装，并实现了对生物药的高效储存与保护。该策略充分利用了MOFs突出的保护性能和可降解的特性，所制备的多种抗体@MOFs表现出了对外界多种极端理化环境的耐受性（例如加热、有机溶剂和机械压力），所得制剂具备优异稳定性，可以在温度循环测试条件下实现长期保存（超过3周），为生物制剂的长期常温储存、摆脱冷链提供了新的解决方案。这些优良的性能将大大拓宽可用于生物制剂的操作和加工条件，提升生物制剂的可操作性和可加工性。更重要的是，本研究中提出的策略可以快速简单地去除MOFs材料，而不会干扰抗体的后续使用，同时保留其结构和生物活性，以避免MOFs材料可能导致的生物相容性风险。此类基于MOFs材料的高效新型制剂可大大提高疫苗、抗体等生物制品在长期常温储运或使用过程中的稳定性，有望应用于疫苗、抗体等的常温储运，开发有较强环境适应能力和便携性的药物制剂和送药体系，以期降低生物制品运输使用成本，扩大其应用范围。