过程工程所创新多层级生物大分子协同固定型生物药载体平台

蛋白质、核酸、多糖等生物大分子是生命活动的核心载体，在维持生命、调节功能及遗传信息传递中发挥关键作用，但将不同的生物大分子组合在一起制成药物却面临巨大挑战。过程工程所陈瑶研究员团队创新提出基于柔性沸石嘧啶框架（ZPF）的多组分协同固定化策略，通过整合原位封装与结构转变驱动的动态配体交换方法，实现多组分生物大分子的区域化精准定位。基于该平台开发的抗癌制剂，在小鼠模型上显示出了极佳的肿瘤治疗效果。相关研究成果于1月30日发表在Nature Communication（DOI: 10.1038/s41467-026-69009-8）。

不同种类的生物大分子特性差异大，难以协同设计，且封装制成药物后还需在不同温度、pH、离子强度等条件下维持稳定性与生物相容性，尤其是在人体内的应用。吸附、共价接枝等传统固定化策略容易导致分子失活、载体稳定性差、灵活性有限等问题。

为此，研究团队提出将ZPF的晶态材料作为“智能载体”，通过“原位封装”与“动态配体交换”相结合的策略，为不同成分安排了特定的“座位”，实现区域化精准定位。基于此平台，团队成功开发出高效抗癌制剂与抗菌制剂，分别提升了肿瘤治疗效果与细菌感染伤口的愈合效率。这一研究为多组分生物大分子的层级化固定建立了新范式，开创了生物药的创新平台。研究团队先将抗癌蛋白封装进载体内部，再通过动态交换在载体表面负载靶向蛋白，构建了基于ZPF的多组分抗肿瘤协同制剂系统。实验结果显示，该系统能够精准识别小鼠模型中的肿瘤细胞，随后在肿瘤酸性微环境中快速释放抗癌蛋白，显著增强对小鼠肿瘤细胞的杀伤性。此外，研究人员还发现通过优化蛋白比例及结合小分子抗癌药物，可进一步增强抗肿瘤效果，显示出多组分协同策略在肿瘤治疗中的通用性。

图 原位和动态交换结合型多层级生物药制剂的制备及应用

近年来，陈瑶研究员聚焦基于晶态材料与生物大分子/细胞组装的先进分子生物反应器在生物智造和制剂工程领域应用。相关工作相继发表于在Nat Synth、 Nat Protoc、Nat Commun、Nat Rev Chem、J Am Chem Soc、Angew Chem Int Ed、Adv Mater、 Chem等期刊。

天津大学副研究员杨铭方和天津科技大学副研究员孟欣为本文的共同第一作者，陈瑶为本文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目的资助和支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-69009-8

（生物药与生物检测工程研究部）