化学茧:在蚕丝中保存药物

抗生素和疫苗可以拯救生命，但要做到这一点，它们通常需要冷藏，这对第三世界国家来说可能是一颗难以下咽的苦果，因为它们负担不起必要的冷藏费用，尽管从这些治疗中获益最多。但现在，由于塔夫茨大学科学家大卫·卡普兰的一项突破，这种情况可能即将改变。他发现，将疫苗和抗生素分子包裹在一层丝绸中，即使在40摄氏度以上的温度下，它们也能保持数月的原始状态……

大卫:我的实验室研究丝绸已经20多年了，所以我们对这种蛋白质非常了解。我们已经学会了如何清理它，如何净化它，以及如何在医疗设备和各种医疗材料中使用它。因此，我们也研究了将酶之类的东西放入丝中的能力，并表明它们在这些条件下本质上是非常稳定的。这让我们假设，如果一种酶，也是一种蛋白质，在丝绸中是稳定的，也许会有更广泛的用途来捕获和稳定其他分子，比如疫苗，这是一个真正的需要和真正的挑战。

克里斯:当我们说丝绸的时候，它指的是围巾或领带之类的东西。我们说的真的是你在工作时织成丝巾或丝巾的那种东西吗?

大卫:是也不是。我们说的当然是同样的素材。所以我们一开始的材料来自纺织业，这是件好事，因为这意味着有大量的材料供应，这使得成本相对较低。缺点是你永远不会把纺织丝绸引入人体。你会有严重的炎症问题，你会有困难。因此，为了使用蚕丝，我们和其他人多年来已经学会了如何去除蚕丝上所有可能引起炎症的蛋白质。如果你做得好，你就有了一种与人体兼容的很好的材料，事实上，它已经在许多医疗设备中得到了FDA的批准。

克里斯-所以你不会对免疫系统产生反应?这是一种外来蛋白质，所以你会认为，如果你把它放入体内，身体会识别出它不是自己的一部分，你会产生反应。

大卫:没错，但是，反应非常非常温和，所以，你没有看到任何你预期的大问题。事实上，我们实验室和其他实验室在世界各地发表的所有研究都表明，在所有被批准用于医疗材料的可降解聚合物中，丝绸在任何炎症或免疫反应方面总是最低的。所以，这和蚕丝的化学成分有关。它是非常疏水的分子。这与它在体内降解非常缓慢的事实有关，我认为这些特征的结合有助于产生这种非常低的反应。

克里斯-那你做了什么?你拿一些按照你所说的方式准备好的蚕丝，然后将它们与抗生素甚至病毒混合，看看蚕丝会有什么作用。

大卫:没错。我们在水中制造丝蛋白溶液，一旦有了这些溶液，我们就可以添加任何你想要的生物活性分子。在这项研究中，我们通过疫苗和抗生素证明了这一点。然后你必须将溶液加工成稳定的材料形式，它可以是薄膜的形式，可以是纤维的形式，凝胶的形式，或者我们制造像微针这样的东西，有点像创可贴，可以通过皮肤进行注射。

克里斯:当你这样做的时候，它对你以这种方式投资丝绸的代理商的稳定性有什么影响?

大卫:稳定性的显著提高，不仅是在冷藏条件下，而且即使在高达45摄氏度的温度下，甚至超过6个月，它们仍然保留了这些疫苗的大部分活性，我认为这是非常了不起的。

克里斯:与没有丝绸相比，到那时，活动就会降为零。

大卫:没错。你会失去所有的活动。

克里斯-你知道怎么用吗?

大卫:在论文中，我们也讨论了一些机制，简而言之，我们发现丝蛋白本身和蛋白质之间明显存在一些相互作用，在这种情况下，我们使用的灭活病毒似乎基本上将蛋白质固定在一起，防止其变性或聚集，失去生物活性。这与蚕丝中的低含水量相结合。最后一点是丝绸是由这些非常非常小的纳米级疏水结构域控制的。我们称这些为测试表。这些是晶体。因为它们非常非常小，有很多界面，有很多空间让疫苗和其他分子固定在这些结构上，变得不动，更不容易被灭活。

克里斯-对我来说听起来像一个很可怕的例子给你医疗的事情,特别是当我们谈论但我赢得了大量的钱赌博的人在酒吧我可以弯曲一根香烟,这样一头碰过滤器会和你5英镑裹注意,并注意周围的授职仪式之外的一支烟意味着你可以使它难解做柔韧的东西。你放入蚕丝中的微粒，它们是否通过这种包裹或护套有效地稳定下来，从而阻止它们分崩离析?

大卫:有两件事，一件就是你说的。我认为它可以防止它们分裂或变成畸形的形状，这样它们就不再活跃，另一方面它可以防止它们过多地聚集因为在一个地方没有很多。所以我认为这种结合很有帮助。

克里斯:你怎么把微粒从丝绸上弄下来呢?所以当你真的想要使用抗生素或者你想要抽根烟，或者当你想要注射疫苗或者其他什么的时候，你需要把它从丝绸上拿开吗，或者没有必要?

大卫:有很多选择。我们最常谈论的有三种方法:一种是，你可以将含有疫苗的薄膜溶解，然后注射，以前就有人注射过蚕丝。使用起来很安全。需要进行更多的人体临床试验，但这将是最简单的形式，我认为这将非常有吸引力。如果你不想这样做，你当然可以将疫苗溶解，然后从蚕丝中分离出来。第三种，也是我们最喜欢的，就是当你制作薄膜的时候，你用我之前提到过的这些微针的形式制作它们这些基本上就变成了一种薄膜，就像一个创可贴，在一边有小针孔所以你可以简单地把它放在你的皮肤上然后疫苗就会通过皮肤通过皮肤下面的丝的溶解。这样你就不用把它和丝分开了。你可以原样使用它，作为一个完整的设备。所以，这是非常吸引人的，因为你可以把它运到世界各地，然后按需使用。

克里斯-这不是很神奇吗?你可以让这些东西在高于体温的环境中存活几个月，只要把它们和一些丝绸混合在一起。这是美国塔夫茨大学的大卫·卡普兰(David Kaplan)本周在《美国科学院院刊》(PNAS)上发表的研究成果。