原標(biāo)題：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(gè)神奇的“條形碼”，暗藏上億種編碼組合……

　　近日，南京林業(yè)大學(xué)黃超伯教授團(tuán)隊(duì)與美國(guó)哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院科學(xué)家合作，使用天然褐藻提取物海藻酸鈉，創(chuàng)新地設(shè)計(jì)出一種“微球條形碼”。

　　在“碼上經(jīng)濟(jì)”大行其道的今天，打開(kāi)手機(jī)掃一掃已成為許多人的習(xí)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(lǐng)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(shí)依然存在化學(xué)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(shí)現(xiàn)無(wú)污染、安全、綠色的防偽掃碼。目前，該成果的相關(guān)論文已在線發(fā)表于國(guó)際權(quán)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(guò)程中，不可避免地要使用到化學(xué)光引發(fā)劑、交聯(lián)劑、表面活性劑或其他未經(jīng)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局批準(zhǔn)的聚合物，考慮到安全問(wèn)題，這些條形碼無(wú)法應(yīng)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?！八梢杂煤芏喾N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?qǐng)?bào)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(lái)。十九世紀(jì)末，科學(xué)家首次提取出了海藻酸鈉并對(duì)其進(jìn)行研究；到了上個(gè)世紀(jì)三十年代，海藻酸鈉在美國(guó)被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。人類(lèi)從幾百年前就將海藻酸鈉當(dāng)作食物了，1983年，美國(guó)食品和藥物管理局正式允許把海藻酸鈉添加到食品當(dāng)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(zhì)，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(yīng)用于化學(xué)、生物、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域。

　　這種微球直徑約幾百微米，由10個(gè)腔室組成?？蒲腥藛T通過(guò)微流控技術(shù)和微加工手段，在微球的制備過(guò)程中可以精確地控制多面異向微球每個(gè)腔室的組成?！懊總€(gè)腔室相連，就構(gòu)成了一個(gè)類(lèi)似橘瓣的形狀。”論文第一作者、南京林業(yè)大學(xué)博士生唐國(guó)勝介紹說(shuō)，利用紅、綠、藍(lán)三基色可構(gòu)建出肉眼能識(shí)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(yù)凝膠溶液可程序化地調(diào)整10面微球每個(gè)腔室的顏色。

　　“目前我們做的微球有10個(gè)腔室，只要微球尺寸增大，20個(gè)腔室都有可能做出來(lái)。這種‘微球條形碼’理論上有數(shù)以?xún)|計(jì)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(jí)倍增。”黃超伯說(shuō)。

　　用熒光顯微鏡讀取編碼信息

　　目前，基于各種新技術(shù)的“微型條形碼”已經(jīng)在信息存儲(chǔ)、檢測(cè)和防偽等領(lǐng)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(jī)掃一掃嗎？答案是否定的。

　　“一個(gè)硬幣都有兩面，防偽技術(shù)不能太低端，不然太容易造假了。我們的防偽技術(shù)是給監(jiān)管機(jī)構(gòu)用來(lái)檢測(cè)的，不是供普通消費(fèi)者用的?！秉S超伯告訴記者，監(jiān)管機(jī)構(gòu)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(kù)，進(jìn)行自動(dòng)比對(duì)得出產(chǎn)品真假、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)廠家等信息。

　　唐國(guó)勝說(shuō)，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(diǎn)，對(duì)微球每個(gè)腔室進(jìn)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(jìn)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(jì)算機(jī)圖像識(shí)別技術(shù)發(fā)展而來(lái)，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(shí)，制備微球的全過(guò)程都沒(méi)有有機(jī)溶劑的參與，具有良好的生物相容性，進(jìn)一步增加了“微球條形碼”在食品、藥物行業(yè)中應(yīng)用的可行性。

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

　　“眼下，世界各國(guó)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(jìn)行防偽，具有分離和讀取方便等優(yōu)勢(shì)，可用于疫苗溯源?！痹撜撐墓餐谝蛔髡?、南京林業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院大三學(xué)生陳龍說(shuō)。

責(zé)任編輯：張馨潔 校對(duì)：楊文博