《仿生矽礦化提高疫苗熱穩定性的研究》是依託浙江大學，由王廣川擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：仿生矽礦化提高疫苗熱穩定性的研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：王廣川
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
探索一種簡單、經濟的熱穩定疫苗製備策略對於全球免疫計畫覆蓋和普及具有重要意義。受自然界生物礦化現象的啟發，我們發現在病毒疫苗表面引入磷酸鈣礦物殼可以提高其耐熱性。而自然界中的耐熱生物體往往選擇氧化矽作為其礦物相，暗示其能更好的抗熱脅迫性能。本課題擬採用化學修飾和分子生物學手段將R5肽和魚精蛋白等成核分子引入到手足口病毒71型(EV71)和乙型腦炎病毒疫苗（JEV）表面作為矽礦化成核位點，使其可以在近生理條件下誘導和控制矽礦物的沉積。結合電子顯微、原子力顯微及計算模擬等技術研究矽礦物相和病毒蛋白之間的相互作用，最佳化二氧化矽在疫苗表面關鍵位點的特異性礦化。最終，在不影響EV71和JEV固有性質的前提下構建出增強疫苗熱穩定性的礦物層結構。本研究還將通過研究病毒蛋白在升溫過程中的結構變化與核酸釋放，闡述生物矽增強疫苗熱穩定性的機制，從而為新型熱穩定疫苗的研製提供科學基礎。
結題摘要
受溫泉噬菌體和植物體利用二氧化矽來提高其高溫耐受性這一現象的啟發，研究如何在疫苗表面引入一層二氧化矽層來提高其熱穩定性。我們發現通過控制溶液pH和矽酸濃度可實現二氧化矽在疫苗表面的原位聚合，引入一層不損害減毒活疫苗的生物活性和免疫原性，卻能顯著提高其熱穩定性的無定形態的二氧化矽水化礦物層。進一步將層層自組裝技術和二氧化矽原位礦化處理結合起來，成功地在包膜類疫苗表面引入類三明治結構的PEI-SiO2複合層，在提高疫苗穩定性的同時增強了其免疫原性。二氧化矽保護疫苗機理研究發現，二氧化矽水化礦物層可以通過氫鍵禁錮周圍水分子，在疫苗周圍形成一種保護性結構水層，為內部疫苗創造了相對穩定的微環境。對比無定形磷酸鈣對酶的熱保護作用，我們發現無定形態水合態具有為內部生物活性分子提供熱保護的共性，其中水合礦物層通過氫鍵禁錮周圍水分子的熱運動提供穩定的微環境是基礎。此外，我們研究了可提高酶類穩定性和重複套用性的含矽複合材料。利用化學修飾和原位礦化合成 Fe3O4@C-葡萄糖氧化酶-SiO2 納米複合物，提高了蛋白的熱穩定性和可回收利用性。本研究為製備液態形式的熱穩定疫苗提供了一種新思路。此外，這種基於化學修飾和仿生礦化提高生物分子穩定性的策略可以套用於其他生物活性分子，特別是細胞因子和蛋白藥物的保存和遞送。
