科学家们陆军研究实验室已经开发并正在小批量生产合成肽,他们相信这将是目前用于检测生物危害的动物生长抗体的很好的替代品。
如今,天然抗体被用作手持式检测的一部分,可用于检测生物危害的存在,例如肉毒中毒、炭疽或蓖麻毒素。
但是这些抗体的生产成本很高,需要很长时间,而且很脆弱——它们容易受到温度波动的影响,保质期很短。这些缺陷使得它们很难部署到战场上,士兵可以使用它们来保护部队。
“这些测试的一个主要问题是,当他们使用抗体时,如果抗体变得太热,它们就会变性,”詹姆斯j萨姆纳博士说,他是生物技术部门的负责人,也是陆军研究实验室传感器和电子设备局的监督化学家。“它们会烹饪,然后就不再工作了。你想要做的是制造一些容易生产的东西,而且非常坚固,这样当你储存它时,你就不必把它冷藏起来。”
陆军研究实验室正在开发的合成肽可以执行与抗体相同的生物危害检测功能,但它们要健壮得多。
例如,温度研究已经证明,这种材料可以在高达90摄氏度(约194华氏度)的环境下保存长达一个小时,“我们几乎不会失去任何活性,”陆军研究实验室传感器和电子设备理事会生物材料团队负责人Dimitra Stratis-Cullum博士说。“我们也在70摄氏度的温度下工作了一周。”
斯特拉蒂斯-卡勒姆说,与天然抗体不同,这种材料在暴露于环境中时也能更好地保持。
她说:“我们可以利用非天然肽,对它们进行工程改造,使它们不会在环境中降解。”“所以其他东西不会把它们嚼碎,比如一直存在的酶不会降解它们——它们非常稳定。”
合成肽的另一个好处是,与抗体不同,它们很容易制造。抗体必须在动物或工程微生物中培养,而合成肽序列可以在实验室中按需构建。因此,如果客户需要一套特定的检测工具,可以订购适当类型的合成肽来满足该需求,并可以快速采购。
Stratis-Cullum说,对于抗体,“需要数月的准备时间才能做到这一点。”“你不能建立一个储备和储存它们,因为它们只有大约六个月的特殊包装。因此,即使是有限的使用,也存在巨大的存储、物流和制造问题。”
有了Sumner、strata - cullum和他们的团队开发的合成肽,这些检测试剂可以快速且廉价地生产出来。
斯特拉蒂斯-卡勒姆说:“我们正在进行生产,这样你就可以按需快速生产。”“任何拥有肽合成器的人都可以制作一个。这是很多公司。在生物技术领域,它们很常见。你可以去一家公司订购一个序列。有机器人制造它们。”
萨姆纳说:“一旦你有了测序结果,你可以上网把测序结果发给他们,他们会给你寄来一瓶,进行100次化验,价格可能是100美元。”
目前,陆军研究实验室的合成多肽的开发最适合于手提式检测试剂盒,这种试剂盒可以检测出人体免疫系统可能产生反应的几乎任何一种生物危害。但斯特拉蒂斯-卡勒姆说,这只是“最容易摘的果子”。对于她和她的团队在陆军研究实验室所做的工作来说,未来有更多的希望。
她说:“我们现在的愿景是将它应用到具有感知、反应和自我中和功能的综合士兵制服上。”“新版本的这种方法可以绑定和抑制它,使它也不活跃。所以你可能已经被暴露了,但这套衣服可以帮助消除污染,保护士兵。”
Sumner说,今年夏天,陆军研究实验室的团队将向来自陆军Edgewood化学生物中心和陆军医疗司令部的研究人员演示他们的工作。“我们将证明,即使它们长时间暴露在高温下,它们也能发挥作用。它们仍然和传统抗体一样有效。”
如果他们在演示中取得成功,陆军研究实验室的团队将把他们的工作转移到埃奇伍德化学生物中心,该中心将以一种更直接有利于士兵的方式进行这项工作。
萨姆纳说:“我们希望能够向他们提供技术和协议,以及我们如何开发这些东西,并在他们开始开发他们认为最优先的同类识别元素的过程中帮助他们。”
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