比口香糖还小，这款植入装置想让慢病患者不用守着闹钟吃药|供氧|免疫|口香糖|心血管疾病|慢病患者|植入装置|细胞

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在慢性病领域，传统药物治疗往往依赖患者按时服药或注射。无论是糖尿病患者每日对血糖的严密监控与胰岛素注射，还是自身免疫性疾病患者定期接受的生物制剂治疗，这种“被动式”的药物补给不仅带来了沉重的心理负担，还常因药物在体内的“峰谷效应”（浓度波动）导致疗效不佳或产生副作用。

但如果能把产药的工厂直接放进患者体内，只需一次微创植入，一个比口香糖还小的装置就能在皮下“安家”，里面的工程化细胞可以像活体工厂一样，源源不断地生产多种生物药物，以稳定的速率和浓度释放数周甚至更久。这样一来，依从性、药物半衰期等问题就得到了解决。

3 月 27 日，西北大学（Northwestern University）、莱斯大学（Rice University）和卡内基梅隆大学（Carnegie Mellon University）联合组成的科研团队宣布，他们研制出了一种名为“混合产氧生物电子植入式治疗系统”（HOBIT）的微型装置。

这种仅有折叠口香糖大小的“活体药房”，能够植入皮肤下，利用经过基因工程改造的细胞与原位产氧生物电子技术相结合，成功在大鼠模型中实现了多种生物药物的长期稳定递送，解决了“活体药房”（living pharmacy）从概念走向临床的关键应用瓶颈。相关论文已发表在 Cell Press 旗下的《设备》（Device）杂志。

活体药房的核心挑战：致命的“缺氧”瓶颈

“活体药房”指的是，将能分泌治疗性蛋白质（生物制剂）的工程化细胞包裹在微型装置中，再植入患者体内。细胞就像一座座微型工厂，直接“按需生产”并释放对应药物，从而省去了患者携带、注射药物的麻烦，也不必通过设闹钟或由他人提醒自己服药。

然而，这一构想此前一直受制于一个顽固的生物学障碍，氧气供应。当大量的工程化细胞被高密度地压缩在一个微小的植入装置内时，它们会剧烈竞争有限的氧气。在含氧量本就较低的皮下环境中，这种竞争往往导致大量细胞死亡，从而限制药物的产量和装置的有效寿命。

西北大学生物医学工程专家乔纳森·里夫奈（Jonathan Rivnay）教授指出：“为了维持临床相关的治疗剂量，我们需要极高的细胞密度，但在这种密度下，细胞若没有额外的氧气供应便无法存活。”

HOBIT 系统：原位产氧的生物电子学方案

为了解决缺氧难题，研究团队开发了一套名为 HOBIT 的药物递送系统，其核心创新在于“原位产氧”技术。

HOBIT 装置集成了三个关键组件，其中，细胞舱（Cell Chamber）用于容纳经过基因工程改造的药物生产细胞，并保护它们免受宿主免疫系统的攻击；此外还有关键的微型氧气发生器，该装置通过电化学方法电解周围组织中的水分分子，将其分解产生氧气，直接供应给细胞。最后则是包含电池和调控电路的无线电子控制模块，负责驱动产氧过程、调控氧气释放速率，还能与外部设备进行无线通信，实现药物生产的可编程管理。

早在 2023 年发表于《自然-通讯》（Nature Communications）的一项研究中，研究团队就证实，局部供氧可显著提升植入细胞存活率。进一步集成无线全植入式架构后，即使在低氧环境中，细胞也能获得稳定氧气供应。这种“边生产边供氧”的模式，让 HOBIT 装置内的细胞密度达到了传统无氧封装方法的约 6 倍，极大提升了单位体积内的载药效能。