在传统医疗实践中，许多治疗性抗体药物，如用于癌症治疗的利妥昔单抗，通常需要通过静脉输注的方式给药。这种治疗方式不仅耗时，而且往往给患者带来不适体验。然而，麻省理工学院(MIT)的工程师们近日取得了一项重大突破，他们成功开发出一种新技术，可将治疗性抗体重新配方，使其能够通过标准注射器进行注射，彻底改变了抗体给药的方式。
传统抗体治疗的局限性
治疗性抗体药物是现代医学的重要工具，广泛应用于癌症、传染病以及自身免疫性疾病如类风湿关节炎、炎症性肠病和多发性硬化症的治疗。然而，这些药物面临着一个共同的挑战：浓度低、体积大。
目前市场上的抗体溶液浓度通常为每毫升10-30毫克抗体，这意味着每剂药物至少需要100毫升的溶液。如此大的体积远远超出了标准注射器的容量限制，患者不得不前往医院接受数小时的静脉输注治疗。这不仅增加了医疗系统的负担，也给患者，特别是行动不便的老年人群体，带来了极大的不便。
"随着全球人口老龄化，提高治疗过程的便利性和可及性是一个需要解决的问题，"这项研究的首席作者、MIT研究生Talia Zheng表示。
突破性技术：高浓度抗体微颗粒
为了解决这一难题，MIT的研究团队开发了一种创新方法，能够创建高度浓缩的抗体固体颗粒，并将其悬浮在溶液中。这些颗粒携带的抗体浓度高达每毫升360毫克，这意味着每剂药物仅需约2毫升的溶液即可。
"你不能将现有配方浓缩到这种浓度，"该研究的资深作者、MIT化学工程Robert T. Haslam教授Patrick Doyle解释道，"它们会变得非常粘稠，超过可以注射给患者的力阈值。"
技术原理：从液滴到固体颗粒
研究团队采用了与2023年实验室开发的水凝胶颗粒不同的方法。新技术通过创建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。颗粒中还包含少量聚乙二醇(PEG)，这是一种有助于稳定颗粒的聚合物。一旦这些固体颗粒形成，周围的有机溶剂被移除并替换为水溶液(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，这使得它更容易使用符合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点蛮干，当我们开发这种新方法时，我们说它必须简单，才能更好且可扩展，"Doyle说道。
可注射性与稳定性
研究人员能够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。
"这通常人们试图达到的最大可接受力的一半都不到，所以它非常可注射，"Zheng解释道。
使用2毫升的注射器(皮下注射的典型尺寸)，一次可以给予超过700毫克的靶点抗体，足以满足大多数治疗应用。研究人员还证明，他们的配方在冷藏条件下至少可以稳定四个月。
临床意义与未来展望
这项技术的潜在影响是深远的。首先，它将大大提高抗体治疗的便利性，使患者无需频繁前往医院接受长时间输注。其次，它为那些难以到医院就诊的患者，特别是老年人，提供了更好的治疗可及性。此外，这种技术可能降低医疗成本，减轻医疗系统的负担。
研究团队现在计划在动物模型中测试他们的抗体颗粒用于治疗应用。他们还在努力扩大生产工艺，以便进行大规模测试。
这项研究由MIT本科生研究机会计划和美国能源部资助。相关论文已发表在《先进材料》杂志上。
技术优势与挑战
与传统抗体给药方式相比，这种微颗粒技术具有多重优势：
- 便利性：患者可以在诊所甚至家中自行注射，无需长时间住院。
- 可及性：特别适合行动不便的患者，减少就医障碍。
- 剂量精准：微颗粒技术允许更精确的剂量控制。
- 稳定性：配方在冷藏条件下可稳定保存至少四个月。
然而，该技术也面临一些挑战：
- 规模化生产：虽然微流控设备易于扩展，但大规模生产仍需进一步优化。
- 长期安全性：需要更多临床数据验证长期使用的安全性。
- 成本效益：新技术的生产成本需要与现有方法进行比较。
行业影响与未来应用
这项技术的出现可能对整个生物制药行业产生深远影响。抗体药物是全球医药市场的重要组成部分，2023年全球抗体药物市场规模超过2000亿美元。微颗粒技术有望：
- 扩大抗体药物的应用范围
- 降低给药成本
- 提高患者依从性
- 创造新的给药途径和剂型
未来，这项技术可能不仅限于抗体药物，还可扩展到其他生物制剂，如疫苗、激素和酶类药物。随着研究的深入和技术的成熟，我们有理由相信，这种创新的给药方式将彻底改变生物制剂的治疗格局。
结语
MIT研究人员开发的抗体微颗粒技术代表了药物递送领域的一次重大突破。通过将高浓度抗体封装成可注射的微颗粒，这项技术有望解决传统抗体治疗面临的体积大、输注时间长的问题，为患者带来更加便捷、高效的治疗体验。随着研究的进一步推进和临床应用的展开，这项技术有潜力改变全球数百万患者接受治疗的方式，推动医疗健康领域向更加个性化、便利化的方向发展。
