作者阿曼达·齐格弗里德，达拉斯德克萨斯大学 德克萨斯大学达拉斯分校的科学家开发了一种方法来稳定晶体外骨骼中的脂质体，使生物分子在室温下保持稳定
这幅插图描绘了一种蛋白脂质体——一种由脂肪分子(白色和蓝色)组成的球形双层——稳定在一种叫做沸石-咪唑框架的结构中，该框架由醋酸锌和甲基咪唑组成
模拟细胞膜的脂质双层中插入了CopA蛋白的模型结构，一部分(粉红色)位于脂质内部，一部分位于脂质表面上方(棕色)，稍微位于脂质体内部(也是棕色，但在内部)
学分:达拉斯德克萨斯大学 德克萨斯大学达拉斯分校的科学家们的新研究可能有助于解决在世界范围内部署某些新冠肺炎疫苗的主要挑战——疫苗在运输和储存过程中需要保持在低于冰点的温度
在4月13日在线发表在《自然通讯》上的一项研究中，研究人员展示了一种新的廉价技术，在他们的概念验证实验中，可以在脆弱的脂质体和其他脂质纳米粒子周围产生晶体外骨骼，并在室温下长时间稳定它们——最多两个月
莫德纳和辉瑞/新冠肺炎生物技术公司的疫苗使用脂质纳米颗粒——基本上是脂肪分子的球体——来保护和传递信使核糖核酸，从而产生疫苗接受者对新型冠状病毒病毒的免疫反应
“从疫苗制造到交付，保持疫苗低温的费用是一个需要解决的挑战，尤其是因为许多国家没有足够的基础设施来维持这种冷链，”博士说
杰里迈亚·加森史密斯，达拉斯州立大学化学、生物化学和生物工程副教授，也是该研究的相应作者
“虽然我们在这项工作中没有包括目前新冠肺炎疫苗中使用的特定脂质纳米粒，但我们的发现是朝着以我们所知的前所未有的方式稳定脂质纳米粒迈出的一步
" 这个研究项目的想法始于加森史密斯和博士在喝咖啡休息时的讨论
加布里埃尔·梅洛尼是该项研究的相应合作者，也是达拉斯大学自然科学和数学学院的化学和生物化学助理教授
加森史密斯的专业领域是生物材料和金属有机框架，而梅洛尼的研究重点是跨膜转运蛋白
这些蛋白质存在于细胞膜内，对于将包括离子和微量金属在内的各种小分子移入和移出细胞具有重要作用，有多种用途
“膜蛋白位于细胞膜中，这是一个脂双层，”梅洛尼说
“为了研究它们的结构以及生物物理和生物化学特性，我们必须使用去污剂从膜中提取这些蛋白质，然后将它们重新构建成模拟蛋白质自然环境的人工膜——蛋白质脂质体
" 外壳创建 加森史密斯说，脂质纳米粒和脂质体结构相似，在室温下都不是热力学稳定的
脂质结构可以融合或聚集，使任何嵌入的膜蛋白或货物降解
梅洛尼说:“我的研究领域面临的挑战之一是膜蛋白和脂质双层都非常脆弱，本质上是亚稳态的，我们试图将它们结合起来，以了解这些蛋白质是如何发挥作用的。”
“我们必须小心处理它们，每次都要保持新鲜
它们不能长期储存，也不容易运送给其他实验室的同事
" 研究人员联手开发了一种稳定这种脂质系统的方法，并以梅洛尼实验室的跨膜蛋白为例说明了他们的结果
他们在缓冲溶液中混合了脂质体——一些有嵌入的蛋白质，一些没有——和两种便宜的化学物质醋酸锌和甲基咪唑
大约一分钟后，单个脂质体周围开始形成晶体基质
“我们认为脂质与锌的相互作用足够强，足以形成最初的锌-甲基咪唑结构，然后围绕里皮d球生长，并完全包围它，就像一个外骨骼，”加森史密斯说
“这类似于生物矿化，也就是某些动物如何形成贝壳
我们在创造这个完全假的壳的过程中加入了大自然，在这个壳中，生物大分子——脂类和蛋白质——催化了这个外骨骼的生长
" 加森史密斯说，仿生外壳在生物分子周围形成的能力并不新鲜，但这一过程在脂质或脂质体上并不奏效，因为构成外壳材料的金属盐通过渗透作用将水从脂质体中吸出，并导致它们爆炸
加森史密斯说:“这项研究的关键之一是确定所有东西都存在的缓冲溶液。”
建立缓冲区 三名研究生在这个项目上合作开发了一种独特的缓冲介质，使反应得以发生
“缓冲介质保持溶液的离子强度，并保持酸碱度稳定，这样当你加入大量金属盐时，它不会渗透冲击系统，”加森史密斯实验室的化学博士生、该研究的主要作者法比安·卡斯特罗BS ' 18说
卡斯特罗和合著者萨梅拉·阿贝拉纳和尼桑萨拉·阿贝拉纳是梅洛尼实验室的化学博士生(和兄弟姐妹)，他们共同开发了缓冲剂配方
一旦生物分子长出壳，它们就被锁定，脂质保持稳定
虽然外骨骼非常稳定，但它有一个幸运的致命弱点
“如果遇到被锌吸引的东西，壳就会溶解，”加森史密斯说
“因此，为了释放和重建脂质体，我们使用了一种叫做乙二胺四乙酸的锌螯合因子，这是一种常用的廉价食品添加剂和治疗铅中毒的药物
" 除了实验室实验之外，在另一个概念验证练习中，加森史密斯通过美国
S
邮政服务将稳定的脂质颗粒样本交给了他在罗德岛的母亲
她将它们运回德克萨斯，但由于新冠肺炎大流行迫使德州大学达拉斯分校的大部分研究实验室在2020年关闭，这些样本在大约两个月内保持不动，直到研究生回到校园进行检查
加森史密斯说，虽然非正式实验持续的时间比研究人员预期的要长得多，但样本保存下来，功能“还不错”
“这个项目需要两种不同类型的专业知识——我的团队在膜转运蛋白和Dr
“加森史密斯在金属有机框架方面的长期记录，”梅洛尼说
“我们的成功清楚地表明，这种合作研究能够带来新颖和有益的结果
"
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