生物微球：讓藥品“隨身攜帶”防偽碼

 

　　用天然褐藻提取物制作的微球，直徑僅有幾百微米，卻是一個神奇的“條形碼”，暗藏上億種編碼組合……

 

　　近日，南京林業(yè)大學黃超伯教授團隊與美國哈佛大學醫(yī)學院科學家合作，使用天然褐藻提取物海藻酸鈉，創(chuàng)新地設計出一種“微球條形碼”。

 

　　在“碼上經(jīng)濟”大行其道的今天，打開手機掃一掃已成為許多人的習慣，一維條形碼、二維條形碼也成為許多商品防偽溯源的手段。

 

　　但是在食品、藥物領域，條形碼不能直接印制在商品表面，印刷在包裝盒上又不能很好地起到防偽的作用，同時依然存在化學聚合物污染的可能。

 

　　而利用天然生物材料制作的新型條形碼，可以讓食品、藥物等實現(xiàn)無污染、安全、綠色的防偽掃碼。目前，該成果的相關論文已在線發(fā)表于國際權威期刊《Small》上。

 

　　理論上有數(shù)億種可能的信息組合

 

　　在條形碼、二維碼的制備過程中，不可避免地要使用到化學光引發(fā)劑、交聯(lián)劑、表面活性劑或其他未經(jīng)國家市場監(jiān)督管理總局批準的聚合物，考慮到安全問題，這些條形碼無法應用于食品或藥品行業(yè)。

 

　　而這種微球采用生物材料制備，安全性非常高。“它可以用很多種生物基聚合物材料制備，目前我們使用的是海藻酸鈉，這是一種生物可相容、環(huán)境友好的聚合物，可以直接用在藥物片劑的表面或疫苗玻璃瓶中。”黃超伯告訴科技日報記者。

 

　　據(jù)介紹，海藻酸鈉是一種天然多糖，大多是由海藻酸的鈉鹽組成，可以從天然褐藻中提取出來。十九世紀末，科學家首次提取出了海藻酸鈉并對其進行研究;到了上個世紀三十年代，海藻酸鈉在美國被應用于工業(yè)生產(chǎn)當中。人類從幾百年前就將海藻酸鈉當作食物了，1983年，美國食品和藥物管理局正式允許把海藻酸鈉添加到食品當中。海藻酸鈉不僅可以作為食品添加劑，改善食品色、香、味等品質，還具有保健功能，可以降低血壓、血脂，改善腸胃功能，防止便秘?，F(xiàn)如今，海藻酸鈉以其良好的生物降解性和生物相容性，被廣泛應用于化學、生物、醫(yī)藥、食品等領域。

 

　　這種微球直徑約幾百微米，由10個腔室組成?？蒲腥藛T通過微流控技術和微加工手段，在微球的制備過程中可以精確地控制多面異向微球每個腔室的組成。“每個腔室相連，就構成了一個類似橘瓣的形狀。”論文第一作者、南京林業(yè)大學博士生唐國勝介紹說，利用紅、綠、藍三基色可構建出肉眼能識別的7種熒光編碼的原理，用含有這3種不同熒光納米粒子的預凝膠溶液可程序化地調整10面微球每個腔室的顏色。

 

　　“目前我們做的微球有10個腔室，只要微球尺寸增大，20個腔室都有可能做出來。這種‘微球條形碼’理論上有數(shù)以億計種可能的信息組合，如果提高腔室的數(shù)量，組合可以幾何級倍增。”黃超伯說。

 

　　用熒光顯微鏡讀取編碼信息

 

　　目前，基于各種新技術的“微型條形碼”已經(jīng)在信息存儲、檢測和防偽等領域中發(fā)揮良好作用。那么，這種新穎的生物“微球條形碼”能用手機掃一掃嗎?答案是否定的。

 

　　“一個硬幣都有兩面，防偽技術不能太低端，不然太容易造假了。我們的防偽技術是給監(jiān)管機構用來檢測的，不是供普通消費者用的。”黃超伯告訴記者，監(jiān)管機構利用熒光顯微鏡就可以讀取編碼信息，再把所得編碼信息輸入到廠家的數(shù)據(jù)庫，進行自動比對得出產(chǎn)品真假、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)廠家等信息。

 

　　唐國勝說，他們還引入四氧化三鐵磁性納米粒子作為條形碼的讀取起點，對微球每個腔室進行顏色編碼。磁性納米粒子的引入不僅鎖定了“微球條形碼”讀取的方向、方便編碼信息的獲取，而且進一步提高了信息的安全性。

 

　　常用的一維條形碼和二維條形碼是基于計算機圖像識別技術發(fā)展而來，目前大多是印刷在物品表面，一旦受到污染損毀就難以讀取。而生物“微球條形碼”是融入藥物或食品中，不易受損。

 

　　同時，制備微球的全過程都沒有有機溶劑的參與，具有良好的生物相容性，進一步增加了“微球條形碼”在食品、藥物行業(yè)中應用的可行性。

 

　　據(jù)介紹，一個微球就是一組編碼。在一個疫苗瓶里可以放數(shù)個不同的微球，組成一個編號陣列，讓防偽更立體。

 

　　“眼下，世界各國都在加速研發(fā)新冠肺炎疫苗。由于我們制備的編碼微球有很好的生物相容性，可直接加入液體藥物中進行防偽，具有分離和讀取方便等優(yōu)勢，可用于疫苗溯源。”該論文共同第一作者、南京林業(yè)大學化學工程學院大三學生陳龍說。

 

　　來源：科技日報

 

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