生物制剂对温度变化敏感，需要冷链运输来保持其稳定性和无菌性。然而，冷链物流成本高昂且难以在偏远地区实施。为了解决这个问题，宾夕法尼亚州立大学—帕克分校（PSU）开发了一种全新的溶剂，用非水性和非极性全氟化碳 (PFC) 液体替代蛋白质配方中的传统水性溶剂，显著提高了蛋白质的热稳定性，使其能够在高达90°C的温度下保持活性。此外，该制剂还具有天然的无菌性，能够抵抗微生物、酶和环境污染物的破坏。以上研究成果发表在最新一期的《自然通讯》。
配方核心是一种名为全氟壬酸 (PFNA) 的特殊氟化物，PFNA 通过氢键与蛋白质表面的溶剂可及骨架部分和氨基酸侧链结合吸附到蛋白质表面，形成亲氟涂层。这种涂层使蛋白质能够有效地分散在非水性全氟化碳 (PFC) 液体，同时保持其结构和功能。
为了评估这种方法的有效性，研究人员使用五种模型蛋白质（绿色荧光蛋白 (GFP)、牛血清白蛋白 (BSA)、人血红蛋白 (Hb)、β-半乳糖苷酶 (β-Gal) 和人血清免疫球蛋白 G (IgG)）进行了研究，发现 PFNA 介导的分散效率为 69% 至 100%，具体取决于蛋白质自身的性质。进一步发现：PFNA 的极性羧酸盐与蛋白质表面之间的接触面积，以及 PFNA 氟化尾部在本体 PFC 溶剂中的暴露，共同决定了配体将包被的生物制剂分配到含氟相的能力。
为了评估氟化物分散对蛋白质热稳定性的影响，研究人员使用了圆二色谱 (CD) 和差示扫描量热法 (DSC)。结果表明，与在生理盐水中快速变性的蛋白质相比，分散在全氟辛烷 (PFOc) 中的蛋白质在高达 85°C 的温度下仍能保持其二级结构。DSC 分析进一步证实，PFOc 中蛋白质的熔融温度 (Tm) 比生理盐水中高出 1.2-1.6 倍 (除了 GFP，因为其 Tm 超过了仪器的测量范围)。同时，生物活性测定表明，即使在 90°C 加热 30 分钟后，分散在 PFOc 中的 β-gal、GFP 等蛋白仍能保持其功能。
为了评估氟化物蛋白质配方的抗污染能力，将受污染的皮下注射针头浸入制备在 PBS 或 PFOc 溶剂中的 BSA 蛋白质配方中。PFOc 配方在超过一个月的时间内保持无菌状态，而 PBS 配方很容易被所有五种测试病原体（大肠杆菌、铜绿假单胞菌、肺炎克雷伯菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌和白色念珠菌）污染。PFOc 中的蛋白质对蛋白酶 K 的降解也具有抵抗力。
体内药代动力学研究表明，分散在 PFOc 中的 β-gal 的血清半衰期与在生理盐水中递送的 β-gal 相似；静脉注射全氟化碳溶剂在临床上已被证明可以从肺部清除，从而避免了由于长期组织生物蓄积造成的不利影响。急性毒性研究表明，氟化物分散剂没有明显的毒性。
总之，使用氟化物分散剂和 PFC 溶剂可以制备出热稳定且本质上无菌的液体蛋白质配方。这种方法有望克服目前蛋白质药物配方的局限性，并为开发无需冷链物流的生物制剂开辟新的途径。
