在现代医学领域，抗体药物已成为治疗癌症、自身免疫性疾病和感染性疾病的重要手段。然而，传统抗体治疗通常需要通过静脉输注大量溶液，患者不得不定期前往医院，花费数小时接受治疗。这一限制不仅降低了患者的生活质量，也限制了抗体治疗的普及应用。MIT工程师团队近日取得突破性进展，开发出可将高浓度抗体封装成微颗粒的技术，使抗体治疗可通过标准注射器完成，为医疗领域带来革命性变革。
抗体治疗的困境与挑战
治疗性抗体药物如利妥昔单抗等，通常以水基溶液形式存在，抗体浓度仅为每毫升10-30毫克。这种低浓度配制意味着患者每次至少需要接受100毫升的溶液输注，这一体积远超标准注射器的容量。若要将抗体浓度提高到可注射的水平（至少300毫克/毫升），溶液会变得过于粘稠，超出可注射力的阈值。
"现有的抗体配方无法浓缩到如此高的浓度，"该研究的资深作者、MIT化学工程教授Patrick Doyle解释道，"它们会变得非常粘稠，超过可注入人体的力量极限。"
这种治疗方式的局限性不仅在于体积大，还在于需要专业医疗设备和医护人员操作，导致患者必须定期前往医疗机构接受治疗。对于行动不便的患者，尤其是老年人群体，这种治疗方式构成了显著的障碍。
创新解决方案：微颗粒抗体技术
面对这一挑战，Doyle实验室在2023年曾开发出通过将抗体封装在水凝胶颗粒中来制备高浓度抗体配方的方法。然而，该方法需要离心步骤，难以大规模生产。
在最新研究中，研究团队采用了全新的方法，创造了悬浮在乳液中的液滴，类似于油和醋的混合物。在这种情况下，含有溶解在水溶液中的抗体的液滴悬浮在名为戊醇的有机溶剂中。
这些液滴随后可以脱水，留下高度浓缩的固体抗体——每毫升溶液约含360毫克抗体。这些颗粒还包含少量聚乙二醇（PEG），一种有助于稳定颗粒的聚合物。
一旦这些固体颗粒形成，周围的有机溶剂被去除并替换为水溶液（含有溶解盐和少量稳定聚合物的水），类似于目前用于输注治疗性抗体的溶液。
这一组装过程可以使用微流控装置快速完成，无需离心步骤，这应该使其更容易使用符合GMP（良好生产规范）法规的乳化设备进行规模化生产。
"我们的第一种方法有些粗犷，"Doyle表示，"在开发这种方法时，我们说它必须简单才能更好且可扩展。"
技术优势与临床应用前景
研究团队表明，他们可以通过改变构成液滴的溶液流速来控制颗粒的大小——直径从约60到200微米不等。使用直径100微米的颗粒，他们使用机械力测试仪测试了溶液的可注射性。这些研究表明，推动含有颗粒溶液的注射器活塞所需的力小于20牛顿。
"这通常低于人们通常尝试达到的最大可接受力的一半，因此非常容易注射，"该研究的 lead author、MIT研究生Talia Zheng表示。
使用2毫升注射器（皮下注射的典型尺寸），一次可以给予超过700毫克的靶抗体——足以满足大多数治疗应用。研究团队还表明，他们的配方在冷藏条件下可保持稳定至少四个月。
这一技术的临床应用前景广阔。对于癌症患者，可以减少医院 visits的频率；对于患有类风湿关节炎、炎症性肠病和多发性硬化症等自身免疫性疾病的患者，可以更方便地进行长期治疗；对于需要定期抗体治疗的感染性疾病患者，也能大大提高治疗依从性。
"随着全球人口老龄化，使这些人群的治疗过程更加方便和 accessible是必须解决的问题，"Zheng强调。
技术原理与生产工艺
这项技术的核心在于将抗体溶液转化为高浓度固体颗粒的能力。研究团队采用了一种基于溶剂脱水的创新方法，具体步骤如下：
- 乳液形成：将含有抗体的水溶液分散在有机溶剂戊醇中，形成类似油醋混合的乳液。
- 溶剂脱水：通过控制条件使乳液中的水分子逐渐脱除，留下高度浓缩的抗体固体。
- 稳定剂添加：在颗粒形成过程中加入聚乙二醇等稳定剂，确保抗体活性保持。
- 溶剂置换：将有机溶剂替换为水基溶液，使颗粒适合注射。
- 颗粒大小控制：通过微流控技术精确控制颗粒大小，确保注射的便利性。
这一生产过程的关键优势在于不需要离心步骤，可以通过微流控装置快速完成，大大简化了生产工艺，为规模化生产奠定了基础。研究团队表示，他们正在努力扩大生产规模，以便进行大规模测试。
研究团队与未来展望
这项研究由MIT化学工程系的Patrick Doyle教授领导，他是Robert T. Haslam化学工程讲席教授。论文的 lead author是MIT研究生Talia Zheng，其他作者包括研究生Lucas Attia和Janet Teng '25。该研究论文发表在《Advanced Materials》期刊上。
目前，研究团队计划在动物模型中测试他们的抗体颗粒的治疗应用。他们还在努力扩大生产工艺，以便制造足够数量进行大规模测试。
这项研究得到了MIT本科生研究机会计划和美国能源部的资助。
从长远来看，这项技术有望彻底改变抗体药物的生产和给药方式。通过简化给药过程，不仅可以提高患者的生活质量，还可以降低医疗系统的负担。随着技术的进一步发展和完善，未来可能看到更多类型的治疗性蛋白质药物采用类似技术进行递送，为患者带来更多治疗选择。
行业影响与潜在变革
微颗粒抗体技术的出现对医药行业可能产生深远影响：
- 给药方式变革：将传统静脉输注转变为皮下注射，大大简化给药流程。
- 治疗依从性提升：减少医院 visits，提高患者长期治疗的依从性。
- 医疗资源优化：减轻医疗机构负担，使医疗资源得到更合理分配。
- 药物研发创新：为高浓度生物制剂的开发提供新思路，推动药物递送系统创新。
- 市场格局变化：可能改变抗体药物的市场格局，促进新型抗体药物的研发。
随着技术的成熟和临床应用的推进，我们有望看到这一创新技术为患者带来的实际益处，以及它如何推动整个医疗行业的进步和发展。
MIT开发的微颗粒抗体技术可使高浓度抗体通过标准注射器注射，为患者带来更便捷的治疗体验。
