Rice Biotech Launch Pad宣布正在开发可充电氧合器，以改善基于细胞的疗法

休斯顿 – （2023 年 11 月 9 日） – 莱斯大学及其生物技术发射台今天宣布在《自然通讯》上发表同行评审的出版物，详细介绍了一种新型可充电设备的开发——一种电催化现场氧合器 （ecO2），它产生氧气以保持细胞在植入式“活药房”内存活，从而可能改善基于细胞的疗法的结果。

植入式“活药房”是Rice Biotech发射台正在开发的一种设备，其目标是自主管理和调节个体内的治疗。这项题为“基于移植细胞的疗法的电催化现场氧合”的研究可以在Nature Communications网站上查看。

“在这里，氧气的产生是通过基本的水分解来实现的，并使用电池供电和无线可控的电子系统进行精确调节;然而，该设备的下一次迭代将具有无线充电功能，这意味着这可能会持续患者的整个生命，“生物工程副教授兼Rice Biotech Launch Pad教职主任Omid Veiseh说。“这项突破性技术有可能重塑疾病治疗的格局和细胞疗法领域研发的未来。我们正在努力将这项技术推进到临床，使其更接近有需要的人。

基于细胞的疗法在治疗许多不同类型的疾病方面具有巨大的潜力，包括内分泌失调、自身免疫综合征、癌症和神经退行性变。然而，一个重大的挑战是确保这些细胞长时间存活以产生有效的治疗方法。氧气是支持细胞活力和效力的限制因素，细胞保持健康的时间越长，它们就越能独立地为身体产生治疗药物。目前向细胞输送氧气的治疗方案需要笨重的设备，并且氧气的产生和调节有限。

该研究详细介绍了 ecO2 设备如何通过使用电化学电解水或水分解产生可控量的氧气来解决这些问题。通过使用电催化剂，溅射氧化铱，水分解更有效。氧化铱在低压下催化水分解，利用生物流体中已有的水将水分解成氢气和氧气来输送氧气。通过利用生物流体中的水，研究人员能够产生氧气并避免产生有害的副产品，包括氯和过氧化氢。

ecO2 装置在植入物内维持细胞活力 10 天，实验在 21 天时终止，没有失去活力或功能。相比之下，如果没有 ecO2 装置，只有大约 20% 的细胞在 10 天后仍然存活，并且更担心它们分泌治疗剂的能力可能会在此之前减弱。ecO2 装置产生足够的氧气，以保持密集堆积的细胞（每立方毫米 60,000 个细胞）在体内和体外的缺氧条件下存活。这些结果表明，该器件可以很容易地集成到生物电子平台中，从而在具有广泛适用性的小型器件中实现高细胞负载。

“我们的设备可用于改善基于细胞的疗法的结果，该疗法使用生物细胞来治疗体内的疾病或损伤，”西北大学的Jonathan Rivnay说，他共同领导了这项研究。“基于细胞的疗法可用于替换受损组织、药物递送或增强身体自身的愈合机制，从而为伤口愈合和肥胖、糖尿病和癌症的治疗开辟了机会。对于许多这些“生物杂交”细胞疗法来说，在现场产生氧气至关重要：我们需要许多细胞才能从这些细胞中产生足够的治疗药物，因此代谢需求很高。我们的方法是集成 ecO2 装置，从水本身产生氧气。

“这就像我们小时候做过的化学101实验一样简单，”里夫奈说。“你通过水传递电流，金属处形成气泡，水分解成氧气和氢气。我们正在这样做，但以更聪明的方式。使用独特的材料可以更高效、更低能耗地生产氧气。在我们的设备中，我们没有形成氧气气泡。我们在产生的氧气溶解在水中的条件下操作设备，没有气泡。我们相信，这项技术将实现更小、更有效的细胞疗法和受监管的细胞疗法设备。我们的目标是将这项技术转化为临床。我们目前正在探索各种疾病模型。

Rivnay与卡内基梅隆大学（CMU）生物医学工程和材料科学与工程教授Tzahi Cohen-Karni共同领导了这项研究。该研究的共同第一作者是西北大学的Abhijith Surendran和CMU的Inkyu Lee。

这项研究支持美国国防高级研究计划局（DARPA）价值高达3300万美元的合作协议，以开发植入式“活药房”来控制人体的睡眠/觉醒周期。西北大学领导与赖斯的合作，在设备内现场生产治疗药物。

关于Rice Biotech启动平台

Rice Biotech Launch Pad 是一家位于休斯顿的加速器，专注于加快将大学的健康和医疗技术发现转化为治疗方法。该计划旨在帮助将内部发现的平台技术从概念推进到临床研究和商业化。Rice Biotech Launch Pad 将识别和支持高度差异化的项目，同时推动休斯顿作为世界级医疗创新生态系统的扩张。该加速器将把当地研究人员与行业高管网络聚集在一起。欲了解更多信息，请访问 https://biotechlaunchpad.rice.edu/。