孫冰冰教授團(tuán)隊(duì)：表面自由能可控的工程納米羥基氧化鋁佐劑及作用機(jī)制探究-疫苗研發(fā)中的化學(xué)工程
疫苗接種是預(yù)防和控制傳染病最有效的手段，關(guān)系到人民群眾健康和公共衛(wèi)生安全。鋁鹽佐劑因其良好的生物安全性和有效性，在應(yīng)對(duì)突發(fā)疫情以及開發(fā)新型疫苗中扮演著重要角色。然而隨著疫苗制劑臨床研究的深入和鋁佐劑的大量使用，對(duì)其種類及特性的要求也不斷提高，傳統(tǒng)鋁佐劑正面臨關(guān)鍵技術(shù)突破和產(chǎn)品性能提升的嚴(yán)峻問題。鋁佐劑物性不明確，免疫應(yīng)答作用規(guī)律不清晰，極大程度上限制了疫苗用鋁佐劑的合理應(yīng)用與改進(jìn)。因此，聚焦材料的物理化學(xué)特性，實(shí)現(xiàn)工程鋁佐劑的優(yōu)化設(shè)計(jì)，是推動(dòng)疫苗佐劑理論、技術(shù)水平提升和創(chuàng)新性發(fā)展的關(guān)鍵。
近日，大連理工大學(xué)化工學(xué)院孫冰冰教授課題組成功設(shè)計(jì)并合成了表面自由能可控的羥基氧化鋁納米佐劑（AlOOH NRs）。研究表明，由于AlOOH NRs生長過程中氫氧根離子對(duì)晶體生長取向的微觀過程控制，高長徑比的AlOOH NRs表現(xiàn)出傾向于較低的表面自由能特性，因此顯示出更優(yōu)的表面疏水性能，并引發(fā)更強(qiáng)的佐劑-脂膜相互作用。采用乙肝表面抗原（HBsAg）作為抗原模型對(duì)小鼠進(jìn)行肌肉注射免疫，結(jié)果顯示AlOOH納米佐劑能夠誘導(dǎo)長徑比依賴的抗原特異性抗體滴度水平，高長徑比的AlOOH納米佐劑可以誘導(dǎo)更高水平的IgG抗體效價(jià)。機(jī)制性研究表明，高長徑比AlOOH佐劑顯示出更高水平的樹突細(xì)胞活化能力，有效促進(jìn)了抗原遞呈及淋巴結(jié)遷移。本研究基于納米材料-生物界面相互作用，從材料的本征性質(zhì)出發(fā)，為免疫應(yīng)答規(guī)律的揭示提供了合理依據(jù)。課題采用化學(xué)工程基本原理，結(jié)合材料學(xué)、免疫學(xué)等學(xué)科，體現(xiàn)了學(xué)科交叉的研究思路。
圖1. 工程納米羥基氧化鋁佐劑機(jī)體內(nèi)免疫應(yīng)答過程與機(jī)制示意圖
以上研究成果發(fā)表在Nano Today上，第一作者是大連理工大學(xué)化工學(xué)院博士研究生梁智慧，通訊作者為大連理工大學(xué)精細(xì)化工國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及化學(xué)工程系孫冰冰教授。項(xiàng)目得到了國家海外高層次人才引進(jìn)計(jì)劃-青年項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、“遼寧省“興遼英才計(jì)劃”青年拔尖人才、大連市科技創(chuàng)新基金重點(diǎn)學(xué)科重大課題和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)基金的支持。同時(shí)，該研究得到了大連理工大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃國家級(jí)項(xiàng)目的支持，項(xiàng)目參與人王馨和石舒婷目前分別就讀于中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心和美國麻省理工學(xué)院。
孫冰冰課題組長期致力于生物材料，納米材料-生物界面、疫苗及免疫作用機(jī)制研究。團(tuán)隊(duì)在大連理工大學(xué)化工學(xué)院搭建了疫苗制劑研發(fā)平臺(tái)，并與國內(nèi)多家生物制品企業(yè)展開合作，進(jìn)行疫苗制劑的研發(fā)。
文章鏈接： https://doi.org/10.1016/j.nantod.2022.101445
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