科技日報記者 張佳欣

如果人體內有一座會“自己制藥”的微型工廠，慢性病患者就不用每天記著吃藥或打針了。美國西北大學牽頭的國際研究團隊，正讓這種設想逐漸變成現實。他們開發出一種可植入式“活體藥房”，讓工程細胞在體內持續生產藥物。如果未來技術進一步成熟，這類“活體藥房”有望通過一次植入實現對慢性病的長期治療。相關成果發表于27日《細胞》雜志社旗下期刊《設備》。

傳統生物藥物的半衰期往往不同，要讓多種藥物同時保持穩定濃度并不容易，而這種植入式“細胞工廠”可持續生產藥物，只要讓細胞活下來，就能讓多種藥物同時維持在穩定水平。不過，這類技術長期以來面臨一個看似簡單卻難以解決的問題，也就是氧氣供應。當大量工程細胞被封裝進植入裝置時，它們會相互“爭搶”氧氣。供氧不足，許多細胞就會死亡，從而限制藥物生產能力。

為此，團隊開發出一種可在裝置內部直接產生氧氣的系統。其原理是通過微型電化學裝置分解周圍的水分子，從而持續釋放氧氣，相當于在細胞身邊放了一臺“微型制氧機”。

整個系統被命名為HOBIT（用于植入治療的混合氧合生物電子系統），大小相當于一塊對折的口香糖，主要包含3個核心部分：裝細胞的腔室、微型氧氣發生器，以及負責調控氧氣產生并與外部設備通信的電子元件和電池。這種設計既能保護細胞免受人體免疫系統攻擊，又能持續為細胞提供氧氣和營養，讓這些細胞像一個個“小藥廠”一樣連續工作數周。

團隊對細胞進行了基因工程改造，使其能同時產生3種不同半衰期的生物藥物。接著，他們將這些工程細胞植入大鼠體內，并連續30天監測其血液中的藥物水平。結果發現，在配備供氧系統的裝置中，3種藥物在整個實驗期間都保持穩定；而在沒有供氧的對照組中，半衰期較短的藥物7天后就檢測不到了，半衰期較長的藥物也逐漸下降。實驗結束時，供氧裝置中約65%的細胞仍然存活，而對照組僅約20%。

隨著生物電子技術與細胞療法不斷融合，這類裝置未來有望成為人體內可編程的“藥物工廠”，以目前難以實現的方式提供復雜治療方案。

總編輯圈點

將經過精心設計的工程細胞植入人體，使其如同微型生物工廠一般，在體內長期、穩定地合成并釋放藥物。這一創新模式，是對傳統給藥方式的一次重要革新。試想，糖尿病、心臟病等慢性病患者，或將告別每日定時服藥的困擾，依靠體內這座“細胞工廠”實現按需生產、就近供給。然而，如何保障這座“細胞工廠”持續穩定運轉？充足的氧氣供應是關鍵。而最新研究成果為破解這一難題，提供了精妙可行的方案。