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

本文是专业学术论文解读，不做医疗建议。

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。

（来源：DOI: 10.1016/j.device.2026.101106）

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。

图 | 克里斯·赖特（Chris Wright）和 HOBIT（来源：Jared Jones）

三药齐发、迈向可编程的体内细胞药物工厂

为了测试 HOBIT 系统的广谱适用性，研究团队进一步利用合成生物学手段改造了细胞，使其能同时生产三种半衰期截然不同的生物制剂：用于抗病毒治疗的抗 HIV 抗体、用于治疗 2 型糖尿病的 GLP-1 类似物，以及一种调节食欲和代谢的激素瘦素（Leptin）。

在大鼠模型实验中，研究人员将 HOBIT 装置植入皮下，并进行了为期 30 天的监测。结果显示，在供氧状态下，实验结束时，约 65% 的细胞仍然存活；而在无供氧的对照组中，细胞存活率仅为 20%。HOBIT 装置成功实现了免疫保护（屏蔽宿主免疫攻击）与营养供应的双重功能。

血液监测还证实，三种生物制剂在 30 天内均保持了稳定的治疗浓度。相比之下，无供氧组中半衰期较短的药物在第 7 天就已无法检出，半衰期较长的分子浓度也持续下降。这一结果证明，HOBIT 系统能够克服不同药物代谢速度不一的难题，通过持续分泌维持血药浓度的恒定。

综上，HOBIT 系统成功解决了氧气供应问题，证明了多药联合递送的可行性，还展示了生物电子学与细胞治疗深度融合的巨大潜力。

里夫奈教授表示：“传统的生物药物往往具有截然不同的半衰期，维持多种疗法的稳定水平非常具有挑战性。而我们的‘细胞工厂’可以持续生产这些生物制剂，并通过供氧技术保证其长效性。”

尽管成果显著，HOBIT 仍处于早期研究阶段。其长期安全性，例如电池寿命、氧气产生对局部组织的影响、免疫相容性，以及如何精确调控多种药物的剂量比例，都需要进一步验证。未来若能实现远程无线编程或响应式给药，如血糖升高时自动增加 GLP-1 释放，其临床价值将更加显著。

下一步，研究团队计划在大型动物模型中测试该技术，并探索针对特定疾病的应用，例如用于 1 型糖尿病胰岛细胞移植后的维持治疗。未来，这种装置有望演变成一种可编程的体内药物工厂，通过外部指令调节药物产量，甚至可为复杂慢性病提供目前临床上无法实现的实时动态精准治疗方案。

从“按时吃药”到“植入即忘”，HOBIT 系统有望将“活体药房”概念带入现实应用，为慢病患者提供“一劳永逸”的智慧医疗新选择。

参考来源：

https://www.cell.com/device/abstract/S2666-9986(26)00058-X

https://www.eurekalert.org/news-releases/1121202

https://news.rice.edu/news/2026/solving-oxygen-problem-cell-based-drug-delivery

https://news.northwestern.edu/stories/2026/03/implantable-living-pharmacy-produces-multiple-drugs-inside-the-body

运营/排版：何晨龙

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