确保疫苗冷链的完整性：一种快速且低成本的检测方法，用于识别因高温而失效的含蔗糖疫苗

《International Journal of Pharmaceutics: X》：Ensuring vaccine cold chain integrity: A rapid and low-cost test for identifying heat-exposed sucrose-containing vaccines

疫苗冷链中热暴露降解检测的葡萄糖快速分析方法研究。提出基于蔗糖热水解生成葡萄糖的三种检测方法：生物发光法、比色法及生化分析仪法。生物发光法可检测37℃下12小时产生的葡萄糖增量，比色法则无需设备通过颜色变化（30分钟显色）实现快速筛查。验证显示，COVISHIELD疫苗在45℃下7天葡萄糖浓度达140μM，与疫苗效力损失呈显著正相关（R2=0.87）。比色法灵敏度达0.1%降解检测，成本低于10英镑/次，适用于热带地区冷链监控。

　　
这篇研究聚焦于开发一种新型检测方法，用于识别因冷链运输或储存不当导致热暴露的疫苗。研究团队通过分析蔗糖水解产生的葡萄糖水平，提出三种快速、低成本的检测手段，旨在解决疫苗供应链中常见的假药和劣质疫苗问题。

### 核心发现与技术创新
1. **检测原理**
疫苗中添加的蔗糖在高温下会水解生成葡萄糖和果糖。通过监测葡萄糖浓度变化，可间接判断疫苗是否遭遇热暴露。这种方法无需复杂设备，仅需基础化学试剂和肉眼观察即可完成初步筛查。

2. **三种检测方法对比**
- **生物发光法**：利用酶促反应将葡萄糖转化为发光物质，需专业仪器（如酶标仪）进行定量检测。该方法灵敏度极高，可检测到0.0031 μM的葡萄糖浓度变化，且对37℃暴露的疫苗在12小时内即可检出异常。
- **比色法**：通过葡萄糖氧化酶催化反应产生颜色变化（由蓝变粉），无需精密仪器。实验显示，45℃下COVISHIELD疫苗在3小时内即可通过肉眼观察发现颜色变化。
- **生化分析仪**：采用医院常用设备检测8项指标（含葡萄糖）。虽灵敏度较低（检测下限0.06 mM），但可同时验证疫苗成分真实性，例如COVISHIELD疫苗中镁离子和钠离子的浓度符合标准。

3. **疫苗热稳定性差异分析**
研究发现，疫苗成分显著影响热稳定性：
- **Bexsero（多糖疫苗）**：37℃下12小时即可检出葡萄糖上升，45℃下24小时浓度达正常值27.6倍。
- **COVISHIELD（mRNA疫苗）**：葡萄糖浓度在3小时后显著升高，且与病毒载体感染力呈负相关（R2=0.91）。
- **Rabipur（冻干疫苗）**：未检测到葡萄糖变化，因粉末状态需水活化蔗糖水解，而实际供应链中此类疫苗多在临用前才溶解。
- **Rotarix（口服疫苗）**：高粘度配方结合715 mg/mL的高浓度蔗糖，延缓了水解进程。

4. **环境适应性验证**
- 在20℃（模拟热带室温）下储存7天，所有疫苗均未出现显著葡萄糖升高，证明检测方法能有效区分环境温度异常。
- 冻融循环（-70℃/4℃交替3次）未引发葡萄糖变化，提示该方法适用于检测非冻融导致的劣质疫苗。

### 实践意义与推广价值
1. **供应链筛查**
提出的比色法仅需基础试剂和肉眼判断，成本低于10英镑/次，适合部署在疫苗运输站点、偏远医疗点等场景。例如，尼日利亚、印度等高温地区的接种点可快速筛查未达标的疫苗。

2. **与现有技术的协同**
- 与SORS光谱检测互补：SORS能识别伪造疫苗，但无法检测热降解，而葡萄糖法可覆盖这两类风险。
- 优于VVM标签：虽然疫苗瓶内置的温敏标签（VVM）能指示极端温度，但本方法可检测未安装VVM的疫苗，且能量化降解程度。

3. **临床应用场景**
- **预检筛选**：在疫苗分发前快速过滤明显失效的批次，减少实验室精密检测的负担。
- **应急响应**：比色法可在无电源地区（如偏远诊所）实施，30分钟内得出初步结论。
- **追溯验证**：结合批次号的葡萄糖检测数据，可构建疫苗全链条质量监控体系。

### 局限性与改进方向
1. **适用范围限制**
- 对含乳糖的疫苗（如部分口服疫苗）无效，需开发配套检测方法。
- 粉末剂型疫苗（如Nimenrix）因未预先溶解，需在临用前进行检测，可能延误时效。

2. **灵敏度优化**
生化分析仪对Bexsero和COMIRNATY的检测下限（0.06 mM）高于生物发光法（0.0031 μM），未来需优化试剂配方提升通用性。

3. **长期稳定性研究**
当前数据基于7天实验，但WHO指出疫苗在20℃储存超过35天可能失效。需补充长期暴露（如14天）的葡萄糖变化与效力衰减的关联研究。

### 行业影响与政策建议
1. **WHO策略对接**
完全契合WHO"预防-检测-响应"（PDR）框架：
- **预防**：通过比色法筛查高风险批次，减少冷链失败影响。
- **检测**：生物发光法作为二级验证手段，量化降解程度。
- **响应**：指导监管部门锁定问题环节（如运输中某个节点温度超标）。

2. **成本效益分析**
- 比色法单次检测成本约2.5美元（含试剂和人工），仅为传统 potency assay（200-500美元/次）的1/80。
- 疫苗生产商可整合检测流程，将成本控制在每剂疫苗0.1-0.3美元。

3. **监管工具升级**
建议将葡萄糖检测纳入疫苗批检标准，作为VVM的补充手段。对于未配备VVM的疫苗（如COVISHIELD的早期版本），该检测可成为强制要求。

### 未来研究方向
1. **多指标联检系统**
开发同时检测葡萄糖、果糖、pH值等指标的快速试纸条，提升 falsified vaccine 的鉴别能力。

2. **数学模型优化**
构建葡萄糖浓度与疫苗效力的动态回归模型，结合机器学习预测不同暴露条件下的失效风险。

3. **跨剂型验证**
针对口服疫苗（如Rotarix）、鼻喷疫苗（如Comirnaty儿童剂型）等特殊剂型开展专项研究。

本研究为疫苗质量保障提供了创新解决方案，特别在资源有限地区展现出显著优势。后续工作需着重解决检测速度与精度的平衡问题，以及建立全球统一的疫苗热暴露分级标准，这将为疫苗供应链管理提供关键支撑。