[发明专利]多孔框架材料用于生物制品的储运和制备

说明书

本申请针对某些生物制品稳定性差、无法常温储运，在灾害等紧急情况下难以妥善保存、方便使用等问题，创新性地将多孔框架材料应用于生物分子的保存，提高其稳定性等性能。利用多孔框架材料与生物分子形成多孔框架材料/生物分子复合物，对生物分子进行包裹，从而达到保护的效果。在保持生物分子活性的前提下，该系统可实现多孔材料与生物分子的高效分离和回收。在开发出这一生物制品保护体系的同时，我们全面检测和评估了各项性能，解决了合成、保存、释放等技术问题，并实现了良好的技术效果，可以有效保护生物分子，用于生物制剂的储运和新型制剂的制备。

技术领域

本发明涉及材料化学和分子生物学、免疫学，尤其是涉及多孔框架材料在生物制品储运与递送方面的应用。

背景技术

随着生物技术的不断发展，生物制品在疾病的诊断、治疗等领域发挥了日益重要作用。但是一些疫苗、抗体、常规蛋白、酶等生物制品容易受外界因素的影响，失去活性，例如疫苗、抗体、蛋白药物等对温度十分敏感，需要低温稳定的储运条件。为了保证低温，在储运中要配备很多专业设备，并消耗大量人力物力，同时也限制了这些生物制品的应用范围和途径。此外，由于生物制品对环境十分敏感，其他物理、化学作用和污染也会引起其活力的下降，如机械力、溶剂、化学品等。我国面积广大，气候地理状况差异极大，同时各地发展不均衡，不能保证所有生物制品在各个环节都能得到绝对妥善的运输和保藏。因此亟需高效的保护手段在不影响生物制品活性的前提下，降低外界环境变化对其影响。从而极大提高生物制品的使用效率和范围，降低储运成本。

多孔框架材料（如金属-有机框架材料，MOF；共价有机框架材料，COF；氢键有机框架材料，HOF等）是近年来迅速发展的新一代多孔材料。它们凭借高比表面积、高孔道率，孔道大小容易调控等性能，在气体吸附与分离、感应器、催化等等方面的应用发展迅速。多孔框架材料具有很好的结晶性、确定的空间结构和孔道环境，可以清楚地研究和分析材料与其所吸附/负载、释放的客体分子间的相互作用和相关机理，这些非凡性能使得多孔框架材料在生物医药领域的应用价值开始引起关注。目前多孔框架材料在生物领域的应用多集中于生物传感器与固定化酶。经多孔框架材料固定、包裹的酶类的稳定性得到了了提升。本项目经过系统深入地研究蛋白、疫苗等生物分子与多孔框架材料的相互作用机制和制备方法等，设计开发出可以应用于生物制剂保护的新技术，可以在较苛刻的环境中（如高温、机械力、化学试剂污染等）使生物分子保持其活性，并且可用于生物制剂的常温储运。此外，本发明可以简便快捷的将生物制剂进行可控性高效释放而发挥其作用。本发明首次研究和发展了多孔框架材料在保存生物分子中的创新性应用，并全面检测和评估了各项性能，解决了合成、保存、释放等技术问题，并实现了良好的技术效果，具有广阔的应用前景。

常见生物制品多为蛋白质类生物分子，而蛋白质因其结构不同，其环境稳定性也各不相同。但其发生降解以及功能降低的原因主要可以归结为以下几点：1）蛋白质的特定残基天冬酰胺和谷氨酰胺，在一定的环境中发生脱酰胺作用，变为天冬氨酸和谷氨酸，造成功能的丧失。2）二、三级结构发生改变。3）由于蛋白质的特性，其中存在有较高灵活度的主链或支链，相对刚度较高的蛋白质，极易出现肽段的断裂。在机械力、pH值改变、温度变化等条件下，蛋白质容易发生降解和聚集。而经晶体材料包裹，可有效隔离外界环境，并对蛋白质结构域进行固定。

本项目旨在提供一种新型技术，解决生物制品的常温储运以及递送等应用，此技术简便高效、成本较低，可显著提高生物制品对于温度变化、机械力和化学品的稳定性。通过提高生物分子的稳定性，可有效降低其保存难度和成本，同时由于生物分子-多孔材料复合物对机械力较强的耐受力，可以根据需要加工为各种形态，建立试剂盒、便携送药体系等。有着宽广的应用前景。

发明内容