Новый метод стабилизации липидных наночастиц может решить проблему холодовой цепи для вакцин

Исследователи из Техасского университета в Далласе продемонстрировали недорогой метод, который позволяет стабилизировать липосомы и липидные наночастицы при комнатной температуре до двух месяцев. Это может помочь решить проблему необходимости сверхнизких температур при транспортировке и хранении некоторых вакцин против COVID-19, таких как Moderna и Pfizer/BioNTech, которые используют липидные наночастицы для доставки mRNA.

Проблема холодовой цепи

  • Высокие расходы на поддержание температуры ниже точки замерзания от производства до введения вакцины создают трудности, особенно для стран с недостаточной инфраструктурой.
  • Липидные наночастицы и липосомы термодинамически нестабильны при комнатной температуре, что приводит к их слиянию, агрегации и деградации полезного груза (например, мембранных белков или mRNA).

Создание защитной оболочки

Ученые разработали методику, вдохновленную биоминерализацией (процессом образования раковин у животных):

  1. Липосомы (с белками или без) смешивают с двумя недорогими химикатами: ацетатом цинка и метилимидазолом в специальном буферном растворе.
  2. В течение минуты вокруг отдельных липосом формируется кристаллическая матрица — «экзоскелет».
  3. Ключевым моментом стал подбор уникального буферного раствора, который поддерживает ионную силу и стабильность pH, предотвращая осмотический шок и разрушение липосом при добавлении солей металлов.

Стабильность и высвобождение

  • Образовавшаяся оболочка надежно стабилизирует липидные структуры.
  • Для высвобождения липосом используется хелатор цинка EDTA (этилендиаминтетрауксусная кислота), который растворяет оболочку. EDTA — распространенная и недорогая пищевая добавка и лекарство.

Доказательство концепции

  • В лабораторных экспериментах стабильность сохранялась до двух месяцев.
  • В неформальном тесте образцы были отправлены обычной почтой (USPS) в Род-Айленд и обратно в Техас, после чего пролежали еще около двух месяцев из-за закрытия лабораторий во время пандемии COVID-19. После этого липосомы остались неповрежденными и функциональными.

Исследование, опубликованное в Nature Communications, является результатом междисциплинарного сотрудничества между группами, изучающими металло-органические каркасы и трансмембранные транспортные белки. Хотя в работе не использовались конкретные липидные наночастицы из существующих вакцин, метод представляет собой новый подход к стабилизации таких систем.