在最近的一个早晨——假设是今天早上——在红土、草地或肉桂沙的村庄里;在沥青和悬臂式混凝土的喧嚣、哔哔声中;在被忽视的城市灌木丛中，塔楼在耸立时鞠躬;在单间诊所里，塑料凉鞋乖乖地在门廊上等候;或在修剪整齐的开花灌木丛后面的整齐结构中;在一棵宽阔的树荫下，或在云层的黑影中，或在沙漠阳光的炉膛下，冰箱门打开了。
在里面，一个灯泡亮了起来，把光投射到一名卫生工作者的脸上。自 1970 年代中期以来，她一直在不停地进行一场非常漫长的接力赛中倒数第二英里的跑步者。
比赛的路线从放射状开始，像车轮上的辐条一样弹起，然后分叉。轮毂是制造工厂。飞机飞出去，飞到每个国家。在每个国家，一个精细、脆弱但具有惊人弹性的毛细血管网络通向人们居住的几乎每个地方。
这就是疫苗冷链。当你停下来想一想，这有点不可思议。
一个非常大、非常全球化的项目
自1974年以来，全世界通过疫苗接种挽救了1.54亿人的生命。这需要数十万双手，以及数十万台冰箱、冰柜和无源设备。
绝对数字未知。但我们可以告诉你，仅自2017年以来，全球疫苗免疫联盟就通过其冷链设备优化平台（CCEOP）和COVAX帮助获得了：
- 超过 37,000 台带冰的冰箱和冰柜;
- 超过 45,000 台太阳能直驱冰箱和冰柜;
- 超过200个步入式冷藏室或冷冻室;和
- 超过 23,000 个冷箱
…帮助支持50多个国家的疫苗冷链。
冰箱门口的卫生工作者正在盯着小瓶。她的工作是检查、计数、库存、堆叠、测量、记录、维护。她手头有笔和纸，还有自动监控工具。有必要有条不紊：这项工作既是例行公事，也是生死攸关的。
疫苗很强大，但很挑剔。这个冰箱里的所有小瓶都需要保持在 2 到 8 摄氏度的温度下。他们一路走来，从未跌破或升过这个档次。然而，在终点线之前还有时间绊倒。如果发生这种情况，它们将失去效力，需要丢弃。
接下来是交接。最后一英里的跑步者肩上扛着蓝色的疫苗手提箱等待着。我们的卫生工作者将填满他们一天的库存，然后他们将离开这里，长途跋涉——步行、骑自行车、汽车、乘船、骑驴、小马、骆驼、划独木舟或看起来很狡猾的木筏，经过检查站，越过狭窄的桥梁，爬上梯子，等等——到一个儿童需要接种疫苗的地方。
接力赛的终点线和奖品是一样的：一个孩子，接种了疫苗。比赛不停地重复。每年约有1.34亿儿童出生时易受伤害。
疫苗稳定的问题
天花疫苗已有一个半世纪的历史，在1958年第11届世界卫生大会（WHA）上，苏联代表呼吁在全球范围内根除该病毒。
那些能够持续为其人口提供疫苗的国家已经没有天花：换句话说，疫苗本身效果很好。但是，世界地图的大片区域仍然被排除在可靠的访问之外。在这些地方，人们仍然处于危险之中——全球每年发生约5000万例天花病例——病毒找到了避难所，它可以在未来发动攻击。
自 18 世纪末疫苗被发现以来，一个持续的困难是运输免疫病毒物质——一种活物质——而不失去其效力。
最可靠的1很长一段时间的答案是将其运送到人体内，这个过程称为手臂对手臂疫苗接种。简单地描述：一个孩子接种了牛痘病毒，这是一种温和的病毒，自然可以预防其致命的表亲天花;她的免疫反应导致手臂免疫部位形成脓疱;在它愈合之前，脓疱中的物质被取出，并戳到下一个孩子身上。
很多很多孩子都以这种方式受到保护。但这种分配方法在后勤方面存在很大的缺陷。如果您一次为太多儿童接种疫苗，或者找到的候选者太少，您就有可能断链——也就是说，当您需要未接种疫苗的儿童时，手头没有未愈合的脓疱。
如果疫苗需要旅行，孩子需要旅行——如果旅程是一次漫长的海上航行，您可能需要安排一系列孩子在船上做好准备。即便如此，疫苗也总是有风险——没有脓疱，就没有疫苗了。通过这些方式实现近乎普遍的疫苗接种总是一个延伸。
到19世纪中叶，动物已被纳入疫苗供应链。它的工作原理是这样的：将牛痘插入小牛、绵羊或水牛侧面的长划痕中，四天后，淋巴液被采集使用。换句话说，疫苗淋巴液现在可以养殖了。
到 1900 年，添加甘油以防止细菌感染与疫苗病毒一起传播已很常见。科学家表明，这一过程也有助于更好地储存疫苗库存，尽管温暖的天气影响了寿命。
轮流，疫苗正在成为一种更常规和更可靠的产品，但仍然不够稳定，无法可靠地经受住长途旅行。在20世纪的风口浪尖上，从英国运来的甘油化小牛淋巴管“无用”地运到了殖民地的非洲和亚洲——冈比亚的一位州长和乌干达的一位外科医生都用这个词。其他包装和保存方法，例如用小牛淋巴液准备好的象牙尖，都进行了试验，但没有取得突破性的成功。例如，在东非建立疫苗农场被认为是一种解决方案，但由于复杂和殖民的原因2，没有实现。
一个令人不寒而栗的提议
但在 1940 年代后期，一位名叫莱斯利·科利尔 （Leslie Collier） 的伦敦细菌学家和病毒学家开始研究冻干版天花疫苗。“这个国家产生的甘油淋巴液在高于0°C的温度下会迅速恶化，”他在1955年的一篇研究论文中观察到。他写道，一种更稳定的疫苗将被证明是“无价的”，可以运送到没有冷藏的地区，并且已经发现了它。科利尔报告说，在5%蛋白胨中干燥的绵羊病毒“仍然为在22°C下储存12个月或在37°C下储存4个月的儿童提供了成功的初级疫苗接种的全部配额。
很快，流行国家的医护人员将能够将疫苗放在袋子里长达一个月，并且仍然能够提供保护性注射。“强效干疫苗是使根除天花成为可能的重要工具，”世卫组织根除工作负责人唐纳德·亨德森（Donald A. Henderson）在回顾科利尔从1976年胜利的门槛上取得的突破时写道。
冷冻天花
在根除任务的头十年中，进展一直停滞不前。“在1959年天花流行的国家中，到1965年底达到无天花状态的国家相对较少，”世卫组织在1968年出版的《世界卫生组织的第二个十年》中记录道。此外，以前没有天花的秘鲁再次记录了传播。“各种计划的失败主要归因于缺乏运输和人员以及冻干疫苗供应不足，”作者诊断道。
1966年世界卫生大会开始了新的推动，新的重点是大规模疫苗接种。专家估计，除了流行国家正在生产的疫苗外，还需要从国外运送2亿剂冻干疫苗。苏联加紧行动，通过世卫组织为这项工作提供了80%的剂量。
很快，进展就开始了。1970年，有18个国家报告了地方性病例。到 1973 年，只有孟加拉国、埃塞俄比亚、印度、尼泊尔和巴基斯坦是天花流行国家，1977 年 10 月，索马里一位名叫阿里·毛·马林的年轻医院厨师成为世界上最后一位天花患者。
另外六种疾病的六种疫苗——回到绘图板？
还有其他疫苗可预防的疾病需要担心。到1974年世界卫生大会召开时，多边已经达成共识，认为共同关注这些问题是一项值得努力的努力。
世卫组织总干事在1971年写道，这在很大程度上得益于天花规划的成功——“这是可以做些什么的突出例子”——扩大免疫规划（EPI）呼吁会员国“制定或维持”针对“白喉、百日咳、破伤风、麻疹、脊髓灰质炎、结核病、天花和其他疾病的免疫和监测规划。3
天花运动将提供基本的模式：阶梯式疫苗分配系统，动员现有的卫生基础设施，但与常规药物的输送系统分开。但是，正如苏联代表在第29届世界卫生大会上所指出的那样，仍然存在“一系列未解决的问题”。首先，这个项目将在不同的时间尺度上运作：连续的、开放式的。
其次，对在热带气候下行之有效的疫苗的需求仍未得到满足。疫苗是生物制品，每一种都是不同的。除一剂EPI疫苗外，所有疫苗都对热敏感，有些对冷冻敏感。与科利尔的稳定天花疫苗不同，他们不会忍受在离网的卫生工作者的包里呆一个月。
是否有可能安全地储存、运输和交付给电力网络有限的炎热国家的儿童？会议决定由加纳进行试点并找出答案。1976年年中，这个西非国家向前迈进了一步。
评估冷链挑战
很快人们就发现，标准的厨房冰箱并不能满足人们的需求。
“现场的环境温度通常超过40°C，制冷电源通常不可靠或不存在，”世卫组织顾问约翰·劳埃德（John S. Lloyd）在1977年的一份报告中写道4基于加纳试点期间进行的研究。“在这种情况下，欧洲制造的家用冰箱和野餐盒是完全不够用的。这些冰箱结构薄弱，通常在交付时损坏，总是隔热不足和动力不足;它们也不显示温度，无法适应备用电源设施。
历史弯路：考虑冰箱
在用途上，通常在形式上，冰箱类似于它的前身，冰盒，但一个只是储存自然产生的冷沉积物，另一个通过燃烧能量来创造它。
人们首先寻求在凉爽的温度下保存的是食物，而不是生物医学生物制品。这在冬天很容易，但在夏天或温暖的气候中，这需要创新。早在公元前三千年，苏美尔乌尔城的一位名叫舒尔吉的国王就拥有一座冰屋。科学作家汤姆·杰克逊（Tom Jackson）认为，它可能是地面上的一个洞，内衬着用于绝缘的木材，在山上收获的冰被储存在其中。
在较富裕的国家，如美国，家用冰箱——通常由木头制成的橱柜，内衬锡或锌，用冰块冷却——在 1800 年代末很常见，此时储存的天然冰也被用于旅途中，以保护英国渔船上的渔获物。采冰是一个蓬勃发展的行业。
但是，创造而不是保持低温是一个完全不同的工程挑战。
1748 年，格拉斯哥大学的威廉·卡伦 （William Cullen） 首次展示了通过蒸发冷却进行人工制冷。他通过在部分真空中煮沸乙醚来实现这一过程。然而，他并没有把他的发现变成一种工具。在随后的几十年里，其他科学家尝试了替代模型，使用替代制冷剂。第一台进入市场的制冷机是基于压缩空气的，由亚历山大·特温（Alexander Ttwin）于1856年销售。
第一台家用冰箱于 1913 年进入美国市场，在功能上是一个堆叠在冰盒顶部的电气化制冷装置。早期的家用冰箱价格昂贵，1922 年的型号比福特 T 型的价格高得多。
到 2007 年，全球约有 13 亿台家用冰箱和 3.5 亿立方米的冷藏设施投入使用。2006年，据估计，全球专业冷藏货船的数量为1,300艘;冷藏轨道车8万辆，冷藏集装箱65万辆，冷藏车120万辆。
一个功能齐全的全球冷链需要定制套件。在阿克拉的库尔勒布，需要建立一个具有灵活货架空间和-20°C至+4°C可变温度的国家中央疫苗商店。警报系统应发出压缩机故障信号，而特殊的故障安全电路应为这一最大和最有价值的疫苗储存建立安全网。此外，它需要一个温度记录仪，并且需要专门用于疫苗，世卫组织顾问写道。
劳埃德发现，在原来的条件下，区域商店是缺乏的。那里使用的压缩式深冰柜缺乏可以在停电期间启动的替代电源，并且绝缘性很差，以至于当电力供应失败时，它们在五个小时内解冻。劳埃德建议使用隔热效果更好的机柜，并带有“永久的冰缓冲库”和可以在电力、天然气或煤油之间快速切换的电源。
在地区一级，从地区商店装满冰块的 75 升冷藏箱将保持 7 天的稳定温度，未开封。事实证明，产生寒冷而不是保持寒冷将更具挑战性。“在地区商店，通常没有电力供应，或者只是间歇性地提供，”劳埃德写道。以煤油为燃料的冰箱必须这样做——即使煤油燃烧器“在加纳因性能不佳而臭名昭著，就像在许多其他非洲国家一样”。
劳埃德的分析沿着分支链涓涓细流到最后一英里的尖端。车载冷藏箱将支持大量的日常疫苗接种，但在该国北部，疫苗接种人员将从临时营地步行前往，每天只能接种约50名婴儿。
但是，接种疫苗的卫生工作者会知道疫苗在那个时候是否仍然有效吗？疫苗的有效期不仅取决于时间，还取决于温度。劳埃德担心手动录音太容易错过或搞砸了。他写道：“该领域最有希望的最新发展是基于酶的时间/温度指示器，该指示器包含在附在疫苗包装上的纸片中。
冰冷的创新
如果劳埃德在加纳的评估表明挑战将是多么艰巨，那么不久之后，障碍就会被消除。
非营利性PATH着手创建自动温度记录仪，劳埃德认为这是一个令人担忧的差距。到 1990 年代初，产生了市售疫苗瓶监测器 （VVM） 的发明迭代过程：想象一张带有淡紫色目标的贴纸，该标签会改变颜色作为温度失败的信号。到1999年，通过联合国购买的所有疫苗瓶都必须使用这些疫苗瓶。2002年，全球疫苗免疫联盟理事会要求疫苗联盟从2004年起购买的所有疫苗都使用它们。
这些监测器不仅使卫生系统确信没有向儿童推广热损伤疫苗，而且它们极大地帮助减少了浪费。在VVM的保证下，多剂量小瓶可以使用超过一天，而不是在免疫治疗结束时过于谨慎地丢弃。
其他温度跟踪工具使卫生系统能够更精细地了解其冷链中的薄弱环节。例如，瑞士公司Berlinger & Co. AG生产了30天温度记录仪（30DTR），这是一种智能设备，可以详细报告大型疫苗商店的温度波动。
另一项重要的发明——一项很快成为最后一英里疫苗交付的象征——是疫苗冷藏箱。第一代木制版本由瑞典国家细菌学实验室于 1974 年创建。伊莱克斯对此进行了改进，创造了一个可移动的被动式冷箱，可以在 43°C 的天气下保持凉爽五天。
但是，在炎热的天气里制造寒冷，电力稀缺，仍然很棘手。在发展中国家，依赖煤油、天然气或电力的吸收式冰箱是首选，但它们在维持所需温度范围方面表现不佳，并且无法将冰袋冷冻到储存疫苗运输被动冷藏箱所需的体积。此外，燃料来源经常被掺假，导致频繁发生故障。
更好的冰箱是专门为在炎热的气候下使用而设计的。劳埃德（Lloyd）要求使用带有永久冰缓冲器的冷藏装置，但冰衬里冰箱（ILR）满足了这一要求，如今，该冰箱已成为电力不可靠的冷链分支机构的标准选择。而且，从 1979 年开始，伊莱克斯基于便携式冷藏箱创造了一系列专门用于医疗中心的小型装置。这些已经使用了几十年。
图片来源：Gavi/2023/Prakhar Deep Jain
冷链在不断发展。尽管许多国家的电网已经扩大和改善，但各国的EPI仍在继续升级其冷却技术，以利用更清洁、更可靠的电源——自2017年以来，联合国儿童基金会在全球卫生系统中安装的所有疫苗冰箱中有50%是太阳能供电的。
罗马修建了道路，EPI修建了冷链
50年过去了，世卫组织会员国一致认为，追求公平的免疫接种需要付出相当大的精力和聪明才智。这些数字证明了这一赌注是正确的。自1974年以来，疫苗接种挽救了1.54亿人的生命。今年，一个10岁以下的孩子比半个世纪前的孩子活到下一个生日的可能性高出40%。
这是数百万人努力取得的成就——父母、病毒学家和细菌学家、政府部长、流行病学家、太阳能科学家、打开ILR门的卫生工作者、肩上扛着蓝色疫苗冷藏箱的疫苗接种员、冰箱技术人员和太阳能电池板专家。他们爬上的脚手架——以及他们集体努力的建立记录——是由冰箱和冷藏箱制成的。
放大：南苏丹的冷链
它是世界上电气化程度最低的国家，旱季气温周期性地下降到40摄氏度。没有多少地方的冷链维护起来比这里更具有挑战性。然而，自2016年以来，南苏丹每年都设法为更多的儿童接种疫苗，到2022年，76%的儿童至少接种了一剂疫苗。我们请驻朱巴的记者温妮·奇里诺（Winnie Cirino）仔细研究该国如何保持疫苗凉爽。
“疫苗从机场清关并进入国家疫苗商店，”联合国儿童基金会免疫经理维克多·苏莱（Victor Sule）告诉Cirino。“检查后进行记录并报告疫苗到达，然后将疫苗存放在国家疫苗商店，那里有一个工作冷藏室[和]工作冷冻室，用于储存大量疫苗。”
然后，每个季度，根据季度末的库存报告，向南苏丹各州分发疫苗。对于由于道路不畅或不安全而无法从州级分发到达的 37 个县，疫苗是从国家级空投的。
在许多县，太阳能冰箱已经产生了巨大的变化。像明卡曼这样的县，仍然依赖发电机驱动的冰箱，就像是回到了煤油或燃气冷链技术在许多地方是唯一选择的时代。明卡曼县冷链的 EPI 县官员 Daniel Achop 告诉 Cirino，“我们正在使用 EPI 服务的发电机。如果它像现在一样熄灭，我们无能为力。为我们提供燃料的合作伙伴说他们现在没有足够的燃料，“Achop 说。他报告说，他们已将疫苗转移到初级卫生中心，但该设施的冷藏空间很紧张，剂量浪费的风险显然令人担忧。
引用
- 爱德华·詹纳（Edward Jenner）本人（詹纳率先提出了疫苗的概念并创造了天花疫苗）建议将干燥的牛痘淋巴液运送到两块玻璃板之间，然后在目的地用水重新水化。不幸的是，这种方法经常失败。其他早期的疫苗接种者在柳叶刀的尖端携带液体状态的淋巴液 – 但在这种形式下，它最多持续两到三天。在詹纳的一生中，很明显，将淋巴液运送到炎热的气候中比在温带欧洲运输更具挑战性——尽管到 1802 年，至少有一次将可用淋巴液运送到印度的努力奏效了。科学和医学史学家安德里亚·鲁斯诺克（Andrea Rusnock）对这些建立疫苗运输网络的早期努力有更多了解。
- 历史学家克里斯汀·布里格-奥尔蒂斯（Kristin Brig-Ortiz）在这里接受了VaccinesWork的采访，并致力于此。
- 1977年通过的WHA30.53规定了EPI的目标：“到1990年为全世界所有儿童提供免疫接种，特别是针对白喉、百日咳、破伤风、麻疹、脊髓灰质炎和结核病的免疫接种，并降低目前存在或已经存在或可用的其他具有公共卫生重要性的选定疾病的发病率和死亡率。
- John S. Lloyd （1977） “改善疫苗冷链”，《世卫组织纪事》31：13-18。