Related products
相关产品
ALD 用户成果丨疫苗颗粒穿“可控外衣”：ALD 如何实现单次注射疫苗的持久免疫保护
行业：生物医药
产品： Prometheus 流化床 ALD, PROMETHEUS XL 流化床 ALD, ParticleX AC 汽车清洁度检测
关键词：疫苗，原子层沉积，氧化铝涂层，复纳科技，Forge Nano
日期：2026-07-03
发表文章：
Atomic layering thermostable antigen and adjuvant (ALTA®) provides unique, controlled antigen release to improve immune response to vaccination
发表期刊：
Journal of Controlled Release
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2026.114984
推荐仪器：
PROMETHEUS 工艺级流化床 ALD 系统
一、背景
传统预防性疫苗通常需要多剂次接种才能实现持久有效的免疫保护，但患者对多剂次方案的依从性较差，尤其是在医疗资源有限的低、中收入国家，这大大削弱了疫苗的群体保护效果。因此，科学界迫切需要开发一种单次注射即可达到甚至超越多剂次接种效果的疫苗技术。同时，许多疫苗（尤其是蛋白质亚单位疫苗）对热敏感，需要严格的冷链储运，进一步增加了推广难度。针对这些挑战，已有研究尝试利用原子层沉积（ALD）技术在喷雾干燥的抗原微颗粒表面包覆氧化铝涂层，初步证明该方法可调控免疫反应的动力学，但 ALD 涂层疫苗在体内实际的抗原释放和递送特征尚未被阐明。
二、摘要
本研究深入解析了 ALTA®（原子分层耐热抗原与佐剂）的体内释放动力学及其带来的免疫学优势，并验证其在 HIV-1 等复杂抗原上的适用性，从而为开发热稳定性、单次注射的疫苗产品奠定基础。该技术通过将抗原与保护剂进行喷雾干燥形成微米级粉末颗粒，再利用 PROMETHEUS 工艺级流化床 ALD 系统（工艺温度：50℃）在其表面逐层包裹极薄的氧化铝外壳，从而实现对抗原在体内释放时间和速率的精准控制。研究通过活体成像等实验首次揭示，ALTA® 疫苗在注射后可提供长达 118 天的持续抗原释放，且释放模式呈现独特的“加速-高峰-回落”的可变速率特征，而非传统铝佐剂的脉冲式释放。免疫学实验证明，单次注射 ALTA® 疫苗能诱导出比传统两次注射方案更强、更持久的抗体反应和 CD8+ T 细胞反应，并且在破坏外壳导致抗原瞬间释放后该优势完全消失，证实了持续、受控释放是免疫增强的关键机制。此外，该平台还展现出优异的耐热性（40°C 稳定储存 3 个月），并能成功应用于高度复杂的 HIV-1 免疫原（N332-GT5 gp140），显著提升了抗体应答水平。总之，ALTA® 平台通过将“多剂次方案”简化为“一次注射、持续释放”，为疫苗研发提供了一种兼具可控释放和热稳定性的颠覆性技术路径。
三、实验结果
图 1 ALD 包覆的颗粒在注射部位持续存在，其持续时间可通过增加 ALD 包覆层厚度和给药剂量来控制
-
50 层涂层的颗粒：荧光信号持续了约 35 天才完全消失。
-
100 层涂层的颗粒：持续了约 70 天。
-
200 层涂层的颗粒：持续了约 118 天（将近 4 个月）。
作为对比，传统的铝佐剂氢氧化铝（Alhydrogel®），虽然也被认为能在注射部位形成“抗原库”，但它的荧光信号在 30 天左右就基本没了。更关键的是，ALTA® 颗粒使用的铝离子量（每剂 1.5 μg）仅为传统铝佐剂（每剂 19.2 μg）的十分之一左右。意味着 ALTA® 技术用更少的铝，产生了更持久、更可控的抗原储存和释放。
图 2 可激活探针显示粒子释放持续且随时间变化的速率
研究人员用一种特殊的生物发光探针做了进一步的实验。他们把一种叫做“TokeOni”的化学发光底物封装在 ALTA® 颗粒里，注射到基因改造过的荧光小鼠体内。这些小鼠的细胞自带荧光素酶，只要 TokeOni 被释放出来，就会在释放部位产生光信号。
结果非常直观：
-
50 层涂层的颗粒：注射后立刻开始释放，释放速率当天就达到峰值，然后迅速下降，类似“慢放的脉冲”。
-
100 层涂层的颗粒：初期（前 14 天）释放速率非常低，几乎看不到信号；但到了第 30 天左右，释放速率突然加速，形成一个明显的“释放高峰”。
-
200 层涂层的颗粒：初期释放更微弱，高峰出现在第 55 天左右。
这证明了 ALTA® 疫苗的释放模式是“持续释放，但释放速率会随时间变化”。而且，通过调节涂层厚度，可以精准地控制“加速释放”这个时间节点的到来。
图 3 通过 ALD 涂层颗粒实现持续抗原递送可改善疫苗接种后的抗体反应
用机械方法将 50 层 ALTA® 颗粒打碎，暴露里面的抗原。然后把打碎的、外部抗原已经释放的粉末注射给小鼠，发现：
-
完整的 50 层 ALTA® 颗粒：10 只小鼠全部产生抗体，并且水平很高。
-
被打碎的 50 层 ALTA® 颗粒：10 只小鼠里只有 1 只产生了微量抗体，基本等于无效。
这组实验清晰地揭示了一个关键原理：ALTA® 疫苗的免疫优势，并非来自氧化铝本身，而是来自它所创造的、持续的抗原释放过程。
图 4 液体预接种/加强免疫方案与单剂 ALTA® 或混合 ALTA® 疫苗产品的免疫反应比较
比较了以下几组小鼠的抗体水平：
1）传统两次接种组：第 0 天和第 28 天，分别注射液体 OVA 疫苗（含铝佐剂）。
2）“液体+ALTA®”混合组：第 0 天注射一针，混合了液体 OVA 疫苗和 ALTA® OVA 颗粒（100 层或 200 层）。
3）单次 ALTA® 组：只用 ALTA® OVA 颗粒（50、100 或 200 层）。
结果让人眼前一亮：
-
“液体+ALTA®”混合组：单次注射后，抗体水平在第 4 周就超越了传统两次接种组，并且在整个 16 周的观察期内持续保持高水平。
-
单次 ALTA® 组：50 层颗粒的抗体高峰在第 2 周，100 层在第 4 周，200 层竟然在第 10 周才达到高峰。200 层的总抗体曲线下面积（AUC，即抗体累积量）虽然由于延迟而总体略低，但峰值持续时间更长。
表明：ALTA® 疫苗单次注射的效果，不仅不输给传统的两次注射方案，在抗体维持时间上还更有优势。
在接种后长达将近6个月的时间点，单次注射ALTA®的小鼠血液中，仍然可以检测到OV特异性CD8+ T细胞（杀伤性T细胞）。而传统两次注射组，几乎完全检测不到这种细胞。
这意味着ALTA®疫苗在建立中长期细胞免疫记忆方面有独特优势。对于很多病毒性疾病（如HIV、流感、新冠病毒），细胞免疫被认为比单纯的抗体更重要。
图 5 未标记和荧光标记的 N332-GT5 gp140 构象在 ALTA® 生产工艺以及加速稳定性条件下可保持长达 6 个月
在 40℃ 高温下存放 3 个月，抗原的构象依然完整。这对于 HIV-1 这种非常不稳定的蛋白来说，是一个惊人的成就。这意味着这种疫苗可以在常温下运输和储存，不再依赖冷链。
图 6 含有靶向生殖细胞的 HIV-1 免疫原 N332-GT5 gp140 的 ALTA® 缓释疫苗，优于单次接种液体疫苗制剂
然后进行了免疫实验，并专门分析了不同抗体亚型的水平：
-
IgG1：ALTA® 疫苗（无论是否有额外佐剂）产生的 IgG1 水平，显著高于传统的液体疫苗。IgG1 是系统免疫和黏膜免疫的主要介质。
-
IgG2b / IgG2c / IgG3：不同组别之间差异不大。
-
总 IgG：当在 ALTA® 的稀释液中加入强效佐剂 SMNP 后，产生的总 IgG 水平显著高于单次液体疫苗，甚至接近传统的多次注射方案。
结果表明：ALTA® 技术不仅适用于模型抗原，也适用于高度不稳定、高度敏感的临床级 HIV-1 免疫原。而且，由于它提供了持续的抗原暴露，可能会对诱导 HIV-1 所需的、需要长时间亲和力成熟的广泛中和抗体产生积极影响。
四、结论
ALTA® 平台通过原子层沉积技术在喷雾干燥的抗原颗粒表面形成可控厚度的氧化铝外壳，能够在注射部位实现持续数周至数月、且速率可变的抗原释放，这种独特的释放动力学使单次注射 ALTA® 疫苗即可诱导出比传统多剂次方案更强、更持久的体液免疫（抗体）和细胞免疫（CD8+ T 细胞反应），并且该优势依赖于完整的持续释放结构而非铝佐剂本身。 同时，ALTA® 工艺赋予了抗原卓越的热稳定性（40°C 下稳定 3 个月），并成功应用于 HIV-1 等复杂免疫原。因此，该平台代表了一种将复杂多剂次疫苗方案简化为单次注射、耐热贮存的可行技术路径，有望显著提升疫苗的可及性与接种覆盖率。
Reserved information
预留信息
如果您想要了解更多产品信息，请填写以下信息下载产品手册, 我们收到您的信息后将第一时间回复您。