病毒海綿 - 促進改善流行性感冒、糖尿病與病毒疫苗開發的好幫手


'Virus Sponge' Could Improve Flu Treatments, Diabetes Care, Vaccine Development



Science Daily — 流感病毒 H5N1 是由最近當紅的禽類流感所爆發引起的一種病毒,他也許是我們必須面對的新敵人。


圖1. Molecularly imprinted hydrogels (Credit: Clark School of Engineering/University of Maryland)


來自美國馬里蘭州大學研究人員創造出一種「病毒海綿」的東西,它就像是我們體內的腎臟一樣扮演著過濾者的角色,能夠除去病人體內血液中的病毒顆粒。未來,可以藉由它來進行疫苗的製備,並使其變得更有效率,同時,對於患有糖尿病的病人來說也能降低其體內血糖數值,當然還有許多的其他應用。

病毒海綿是基於一種名為分子印碼(molecular imprinting)的技術所設計。在分子印碼中,研究人員將一個戳記分子蓋到受質上(在這個例子當中是使用一種名為「hydrogel(水膠)」的東西- 類似像海綿狀的物質)。當某些專一性的分子通過這個水膠時,它便可以與某些帶有印記的物質相互咬合(fit)並將其抓住。

來自 Clark School's Fischell Department of Bioengineering 的教授 Peter Kofinas 及其研究團隊首次將這個分子印碼應用在捕捉病毒身上,並且展示了他們是怎麼利用並不昂貴的水膠來做到這件事情。

Kofinas 的研究團隊到目前為止是將這個技術用在植物病毒以及人類細小DNA病毒(Human Parvovirus B19)中,這個病毒會在兒童身上引起所謂的「第五病(fifth disease)」(也就是傳染性紅斑),同時他們也開始研究怎麼將這個技術用在 H5N1 流感病毒身上。

根據 Kofinas 表示,「這個新技術可以在醫院或醫療中心中進行整合,使其成本降低。」只要將現行的透析儀(dialysis machines)進行修改,將病毒海綿技術裝到其中應該是相對簡單的事情。他這樣說到。

「這個病毒移除裝置可以當成洗腎機來使用,」Kofinas 接著繼續表示。「如果你受到病毒感染,你也可以去到醫院將存在於體內血液中的病毒通通清除乾淨。」


圖2. 洗腎機原理



當然,每年為了流感病毒株所發展新的疫苗也可以因為這個技術的發明變得更有潛力,可以將水膠加以印記後使其變成針對所有流感病毒株都能適用的 “萬用過濾器”。當然,我們更可以針對某些特定的病毒株來設計,使其捕捉這些特定的病毒。

其實在捕捉病毒以外,分子印記的技術還有很多的應用。

「將應用這個技術應用到藥品或食物添加劑中也許對患有第二型糖尿病的患者提供更自由的飲食機會。」Kofinas 說到。

對於從飲食中攝取了過量的糖類,也可以藉由膠囊式的水膠的發展來移除這些物質,因此它可以幫助糖尿病患者調節其飲食。Kofinas 解釋到。這個水膠也可以在葡萄糖還沒進入血液中便在小腸中先行吸收移除。

此外,藥廠也可以利用水膠過濾器來進行疫苗的生產。藥物公司使用病毒來製造可以對抗它的疫苗。水膠也可以用在藥物成品最後的病毒移除,這個步驟目前是最耗時也最花成本的步驟。

其他方面的應用還包含了可以利用這個物質變成如口罩般的過濾器,用來保護人們在生物戰或是暴露在其他危害性生物試劑時不受危害。

目前 Kofinas 已經針對這項技術提出專利申請。最近他將與國家衛生研究院一起合作將水膠技術進行清除人類血液中病毒的研究。未來希望能藉著這個領域的發展,使移除人類肝炎病毒(hepatitis)或 HIV 病毒的成本降得更低,重要的是,這將使血液的來源與供應變得更安全。


Kofinas is also associate chair and director of graduate studies in the Fischell Department of Bioengineering. His graduate students, Linden Bolisay, Brendan Casey, Angela Fu and Daniel Janiak, continue to contribute to this research.


圖3. 發展 Molecularly imprinted hydrogels 的 Peter Kofinas 教授


Note: This story has been adapted from a news release issued by University Of Maryland, College Park.



原始報導:
1. ScienceDaily:'Virus Sponge' Could Improve Flu Treatments, Diabetes Care, Vaccine Development

2. http://www.bioe.umd.edu/news/news_story.php?id=2123



相關連結:
1. Peter Kofinas 教授實驗室:http://www.glue.umd.edu/~kofinas/index.html

2. 小DNA病毒科- Wikipedia