比口香糖還小，這款植入裝置想讓慢病患者不用守著鬧鐘吃藥

本文是專業學術論文解讀，不做醫療建議。

在慢性病領域，傳統藥物治療往往依賴患者按時服藥或注射。無論是糖尿病患者每日對血糖的嚴密監控與胰島素注射，還是自身免疫性疾病患者定期接受的生物制劑治療，這種“被動式”的藥物補給不僅帶來了沉重的心理負擔，還常因藥物在體內的“峰谷效應”（濃度波動）導致療效不佳或產生副作用。

但如果能把產藥的工廠直接放進患者體內，只需一次微創植入，一個比口香糖還小的裝置就能在皮下“安家”，里面的工程化細胞可以像活體工廠一樣，源源不斷地生產多種生物藥物，以穩定的速率和濃度釋放數周甚至更久。這樣一來，依從性、藥物半衰期等問題就得到了解決。

3 月 27 日，西北大學（Northwestern University）、萊斯大學（Rice University）和卡內基梅隆大學（Carnegie Mellon University）聯合組成的科研團隊宣布，他們研制出了一種名為“混合產氧生物電子植入式治療系統”（HOBIT）的微型裝置。

這種僅有折疊口香糖大小的“活體藥房”，能夠植入皮膚下，利用經過基因工程改造的細胞與原位產氧生物電子技術相結合，成功在大鼠模型中實現了多種生物藥物的長期穩定遞送，解決了“活體藥房”（living pharmacy）從概念走向臨床的關鍵應用瓶頸。相關論文已發表在 Cell Press 旗下的《設備》（Device）雜志。

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

活體藥房的核心挑戰：致命的“缺氧”瓶頸

“活體藥房”指的是，將能分泌治療性蛋白質（生物制劑）的工程化細胞包裹在微型裝置中，再植入患者體內。細胞就像一座座微型工廠，直接“按需生產”并釋放對應藥物，從而省去了患者攜帶、注射藥物的麻煩，也不必通過設鬧鐘或由他人提醒自己服藥。

然而，這一構想此前一直受制于一個頑固的生物學障礙，氧氣供應。當大量的工程化細胞被高密度地壓縮在一個微小的植入裝置內時，它們會劇烈競爭有限的氧氣。在含氧量本就較低的皮下環境中，這種競爭往往導致大量細胞死亡，從而限制藥物的產量和裝置的有效壽命。

西北大學生物醫學工程專家喬納森·里夫奈（Jonathan Rivnay）教授指出：“為了維持臨床相關的治療劑量，我們需要極高的細胞密度，但在這種密度下，細胞若沒有額外的氧氣供應便無法存活。”

HOBIT 系統：原位產氧的生物電子學方案

為了解決缺氧難題，研究團隊開發了一套名為 HOBIT 的藥物遞送系統，其核心創新在于“原位產氧”技術。

HOBIT 裝置集成了三個關鍵組件，其中，細胞艙（Cell Chamber）用于容納經過基因工程改造的藥物生產細胞，并保護它們免受宿主免疫系統的攻擊；此外還有關鍵的微型氧氣發生器，該裝置通過電化學方法電解周圍組織中的水分分子，將其分解產生氧氣，直接供應給細胞。最后則是包含電池和調控電路的無線電子控制模塊，負責驅動產氧過程、調控氧氣釋放速率，還能與外部設備進行無線通信，實現藥物生產的可編程管理。

早在 2023 年發表于《自然-通訊》（Nature Communications）的一項研究中，研究團隊就證實，局部供氧可顯著提升植入細胞存活率。進一步集成無線全植入式架構后，即使在低氧環境中，細胞也能獲得穩定氧氣供應。這種“邊生產邊供氧”的模式，讓 HOBIT 裝置內的細胞密度達到了傳統無氧封裝方法的約 6 倍，極大提升了單位體積內的載藥效能。

圖 | 克里斯·賴特（Chris Wright）和 HOBIT（來源：Jared Jones）

三藥齊發、邁向可編程的體內細胞藥物工廠

為了測試 HOBIT 系統的廣譜適用性，研究團隊進一步利用合成生物學手段改造了細胞，使其能同時生產三種半衰期截然不同的生物制劑：用于抗病毒治療的抗 HIV 抗體、用于治療 2 型糖尿病的 GLP-1 類似物，以及一種調節食欲和代謝的激素瘦素（Leptin）。

在大鼠模型實驗中，研究人員將 HOBIT 裝置植入皮下，并進行了為期 30 天的監測。結果顯示，在供氧狀態下，實驗結束時，約 65% 的細胞仍然存活；而在無供氧的對照組中，細胞存活率僅為 20%。HOBIT 裝置成功實現了免疫保護（屏蔽宿主免疫攻擊）與營養供應的雙重功能。

血液監測還證實，三種生物制劑在 30 天內均保持了穩定的治療濃度。相比之下，無供氧組中半衰期較短的藥物在第 7 天就已無法檢出，半衰期較長的分子濃度也持續下降。這一結果證明，HOBIT 系統能夠克服不同藥物代謝速度不一的難題，通過持續分泌維持血藥濃度的恒定。

綜上，HOBIT 系統成功解決了氧氣供應問題，證明了多藥聯合遞送的可行性，還展示了生物電子學與細胞治療深度融合的巨大潛力。

里夫奈教授表示：“傳統的生物藥物往往具有截然不同的半衰期，維持多種療法的穩定水平非常具有挑戰性。而我們的‘細胞工廠’可以持續生產這些生物制劑，并通過供氧技術保證其長效性。”

盡管成果顯著，HOBIT 仍處于早期研究階段。其長期安全性，例如電池壽命、氧氣產生對局部組織的影響、免疫相容性，以及如何精確調控多種藥物的劑量比例，都需要進一步驗證。未來若能實現遠程無線編程或響應式給藥，如血糖升高時自動增加 GLP-1 釋放，其臨床價值將更加顯著。

下一步，研究團隊計劃在大型動物模型中測試該技術，并探索針對特定疾病的應用，例如用于 1 型糖尿病胰島細胞移植后的維持治療。未來，這種裝置有望演變成一種可編程的體內藥物工廠，通過外部指令調節藥物產量，甚至可為復雜慢性病提供目前臨床上無法實現的實時動態精準治療方案。

從“按時吃藥”到“植入即忘”，HOBIT 系統有望將“活體藥房”概念帶入現實應用，為慢病患者提供“一勞永逸”的智慧醫療新選擇。

參考來源：

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

運營/排版：何晨龍

本文是專業學術論文解讀，不做醫療建議。