研究人員開發出一種儲存和處理珍貴生物材料的突破性方法，這種方法消除了冷藏儲存的限制。這種新方法有望應用於醫療保健和科學研究領域。來自人體細胞的生物材料，如酶、mRNA、蛋白質和抗體，對於開發新藥物和診斷測試至關重要。但它們很脆弱。它們對溫度極為敏感，在儲存、處理和運輸過程中需要恆定的環境溫度。如果儲存或處理不當，這些材料就會降解並失去活性，從而造成高昂的成本。

大多數生物材料都以液體或凍乾粉末的形式儲存，並在保質期內保持低溫。這是通過一個複雜的、由冰箱和冰櫃組成的綜合系統（稱為冷鏈）來實現的。這需要對設備和基礎設施進行大量投資，因此維護費用昂貴，而且冷鏈容易受到運輸延誤、停電、設備故障和人為錯誤的影響。

為了解決與冷鏈相關的問題，加州州立理工大學（Cal Poly）的研究人員開發出了一種用於存儲和運輸生物材料的突破性平台，他們認為這種平台在醫學和科學界有著巨大的應用潛力。

為了開發新的存儲平台，研究人員從家庭藥櫃中汲取了靈感，因為在家庭藥櫃中，藥物是以液體、粉末膠囊和藥片的形式存儲的。因此，他們著手開發一種以不起眼的藥片為基礎的平台，使生物材料能夠壓縮成固態。

該研究的通訊作者賈文-奧扎說：”正如藥片改變了我們的服藥方式一樣，固態存儲平台為我們處理和使用生物材料開闢了新的可能性，釋放了現有療法和新興生物技術的潛力。”

藥片在生物材料或生物製品的儲存和處理方面具有冷鏈所不具備的優勢。首先，它們可以在室溫下儲存。而且，在需要時，藥片可以溶解在水中。

奧扎說：”我們的創新讓生物製劑的儲存和使用變得像Alka-Seltzer片劑一樣簡單，只需將它滴入水中，混合均勻，就可以使用了。”

研究人員依靠的是集成到固態片劑平台中的無細胞蛋白質合成（CFPS）系統。CFPS 利用含有核醣體、酶、DNA 和氨基酸等生物機械成分的溶液快速生產蛋白質，但不使用活細胞。CFPS 已被用於藥物發現和生產、按需製造疫苗和檢測病原體的生物傳感器。

在這裡，CFPS 反應的各組分被混合在一起，並通過一種叫做凍乾的過程，在高真空下對冷凍產品進行冷凍和脫水，從而製成一種穩定的製劑。然後將其壓製成固態顆粒。

左圖：凍乾前後的CFPS 混合物。中間：正在壓製成固態顆粒的材料： 壓製成固態顆粒的材料。右圖： 放入水中後溶解的顆粒Brookwell 等人/加州州立理工大學

研究人員能夠證明固態系統能夠支持複雜的生化混合物。當把含有能夠解碼遺傳信息、製造RNA 和蛋白質的細胞機器的顆粒加入水中時，它就會重新激活並解碼信息，就像它仍然在細胞內一樣。然後，他們將CRISPR-Cas9 基因編輯系統集成到顆粒中，發現它在固態儲存後也同樣被激活。

研究人員說，基於片劑的新型儲存和處理方法使用簡單，不需要專業培訓，因此適合廣泛應用。例如，在沒有冷鏈的偏遠地區室溫儲存治療藥物，以便按需激活。

但他們認為，這種技術的應用不僅限於改善生物材料的儲存和處理。對藥片塗層進行改良可以幫助固態存儲平台抵禦高溫、潮濕和化學品等極端環境。這些變化最終可能使胰島素等注射藥物以口服形式服用。