这是一个不幸的巧合。疫苗和抗生素在高温下会失效，而它们最需要的国家——那些传染病是死亡主要原因的贫穷国家——却非常炎热。因此，数百万美元被花在保持疫苗低温上，而在无法实现低温时，则有数百万人受到影响。生产疫苗的工厂可能与接受疫苗的儿童的手臂相隔数个大陆。这些遥远的地点由“冷链”连接——这是一个由冰箱、冰柜、隔热车辆、冷藏箱、专用仓库和训练有素的人员组成的网络。如果链条断裂，疫苗温度升高，它们会迅速且永久地降解。即使在发达国家也会发生这种情况，但对于电力和制冷是稀缺奢侈品的发展中国家来说，这是一个巨大的问题。如果有一种方法可以稳定疫苗，使其能够承受高温，就可以挽救数百万生命和美元。塔夫茨大学的研究生 Jeney Zhang 开发了一种可能的解决方案：将疫苗和抗生素包裹在丝绸的分子笼中。在这些“牢笼”中，麻腮风三联疫苗和两种常见抗生素在高温下仍能保持数月活性。牛津大学的疫苗专家 Matt Cottingham 表示，“稳定性令人惊叹。没有人接近过这种水平。它肯定比目前使用的任何其他东西都要好。” 丝绸在医疗应用方面并不陌生。这种天然纤维来自蚕宝宝的唾液腺，坚韧、柔韧且可生物降解。它被用于制造手术缝合线、医疗植入物和替代组织。它还可以用来包裹小分子。单个丝绸分子聚集形成一种结构，其中有紧密排列的区域，以及零散的“口袋”。在这些口袋中，分子可以免受外界环境的影响。在丝绸大师 David Kaplan 的实验室里，张研究发现丝绸可以稳定两种抗生素——青霉素和四环素，以及麻腮风三联疫苗。包裹在丝绸中的青霉素在 60 摄氏度下放置一个月，活性无损。通常，它在室温（25 摄氏度）下几周或在人体体温（37 摄氏度）下仅一天就会分解——在 60 摄氏度下放置一个月是闻所未闻的。四环素更为脆弱。在丝绸中，它在 60 摄氏度下放置一个月后损失了 20% 的活性，在较低温度下则完好无损。麻腮风三联疫苗也表现良好。该疫苗包含导致这三种疾病的病毒的弱化版本。它们被以冻干粉末的形式运输，在注射前必须溶解在特殊的溶剂中。如果粉末在 45 摄氏度下保存，它们会在 20 周内完全失效。如果病毒在冻干前被包裹在丝绸中，它们会基本保持原样，在 6 个月后仍保留至少 85% 的原始效力，无论温度如何。换句话说：在 37 摄氏度下，病毒通常需要 9 周才能失去一半的原始效力，但在丝绸封装的情况下，则需要 94 周。丝绸是如何保护其载荷的？这一点尚不清楚。丝绸可能保护疫苗中的病毒免受酶的破坏，否则酶会破坏其外壳上的蛋白质。没有这些蛋白质，免疫系统就无法识别病毒的形状，也无法为未来的感染做好准备。丝绸也可能充当物理屏障，限制病毒蛋白质的变形，防止它们在较温暖的温度下变形。而且它还可以阻止水分接触疫苗。显然，还有许多基本问题需要解答，尤其是正如 Cottingham 所问：“这是否适用于注射婴儿？” Kaplan 预计如此。“丝绸在医疗设备如缝合线方面已有数十年的应用历史，而且 FDA 最近也批准了新的医疗产品使用丝绸，”他说。这是朝着让冷链不那么脆弱迈出的有希望的第一步。参考：Zhang, Pritchard, Hu, Valentin, Panilatitis, Omenetto & Kaplan. 2012. Stabilization of vaccines and antibiotics in silk and eliminating the cold chain. PNAS http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1206210109图片由 GiveWell提供
