Zespół z Northwestern University, Rice University i Carnegie Mellon University w czasopiśmie „Device” opisał implant HOBIT, czyli hybrid oxygenation bioelectronics system for implanted therapy. System łączy zmodyfikowane komórki produkujące leki z bioelektronicznym modułem wytwarzającym tlen. Główna trudność w tego typu konstrukcjach wynika z metabolizmu komórek. Aby implant wytwarzał dawkę o potencjalnym znaczeniu terapeutycznym, komórki muszą znajdować się w stosunkowo dużym zagęszczeniu. Przy takim upakowaniu zaczynają konkurować o tlen, zwłaszcza po umieszczeniu pod skórą, gdzie jego dostępność jest niższa niż w silnie unaczynionych tkankach. HOBIT rozwiązuje ten problem przez lokalną produkcję tlenu. Urządzenie zawiera miniaturowy układ elektrokatalityczny, który rozszczepia wodę obecną w otaczających tkankach i dostarcza tlen bezpośrednio do komórek znajdujących się w implancie. W opisanej wersji system ma zintegrowaną elektronikę, baterię i możliwość bezprzewodowej regulacji pracy. Komórki są najpierw mikrokapsułkowane w hydrożelu alginianowym, a następnie umieszczane w większej komorze z półprzepuszczalną membraną. Taka konstrukcja ma ograniczać bezpośredni kontakt komórek z układem odpornościowym, a jednocześnie pozwalać na przepływ składników odżywczych i wydzielanych cząsteczek biologicznych.

W badaniu komórki zaprogramowano do jednoczesnego wytwarzania trzech różnych substancji: 3BNC117, czyli przeciwciała szeroko neutralizującego HIV-1, eksenatydu należącego do agonistów receptora GLP-1 oraz leptyny. Nie była to propozycja jednej terapii łączącej leczenie zakażenia HIV, cukrzycy i zaburzeń regulacji apetytu, lecz test możliwości technicznych platformy. Wybrane cząsteczki różnią się budową, funkcją biologiczną i czasem utrzymywania się w krążeniu, dlatego pozwalały sprawdzić, czy jeden implant może stabilnie wytwarzać kilka leków biologicznych równocześnie. Urządzenia wszczepiano podskórnie szczurom i porównywano implanty z aktywnym systemem wytwarzania tlenu z kontrolnymi konstrukcjami pozbawionymi tego modułu. W grupie z implantami tlenowymi wszystkie trzy substancje utrzymywały się we krwi zwierząt przez cały okres obserwacji wynoszący około miesiąca. W implantach kontrolnych leki o krótszym okresie półtrwania stawały się niewykrywalne w ciągu pierwszego tygodnia, a poziomy cząsteczek utrzymujących się dłużej spadały z czasem. Po zakończeniu eksperymentu około 65% komórek w implantach z modułem tlenowym pozostawało żywych, podczas gdy w urządzeniach kontrolnych przeżywało około 20% komórek. Najważniejszym elementem tej pracy jest pokazanie, że ograniczenie dostępności tlenu można częściowo ominąć przez zintegrowany układ bioelektroniczny. Wcześniejsze koncepcje implantowanych „fabryk komórkowych” były ograniczane przez niedotlenienie komórek, spadek ich aktywności i stopniową utratę zdolności do produkcji leku. W HOBIT tlen jest wytwarzany lokalnie, tam gdzie znajduje się zagęszczona populacja komórek. Według autorów umożliwiło to uzyskanie większej gęstości komórek w mniejszej objętości implantu niż w klasycznych systemach enkapsulacji bez dodatkowego natleniania. 

Wyniki badania nie oznaczają, że taki implant jest gotowy do stosowania u ludzi. Analizę przeprowadzono na małym modelu zwierzęcym, a czas obserwacji wynosił około miesiąca. Przed ewentualnym zastosowaniem klinicznym konieczne byłyby badania bezpieczeństwa, stabilności produkcji leków, trwałości elektroniki, kontroli dawki, odpowiedzi immunologicznej, możliwości usunięcia implantu oraz ryzyka niekontrolowanego wydzielania substancji biologicznie czynnych. Osobnym zagadnieniem pozostaje dobór komórek, ich modyfikacja genetyczna i kontrola nad tym, kiedy oraz w jakiej ilości mają produkować lek. W przyszłości technologia może mieć znaczenie w chorobach wymagających długotrwałego podawania leków biologicznych zwłaszcza wtedy, gdy stabilne stężenie substancji jest trudne do utrzymania klasycznym schematem dawkowania. Autorzy wskazują m.in. na możliwość dalszych badań w większych modelach zwierzęcych oraz zastosowaniach związanych z cukrzycą, w tym z komórkami wysp trzustkowych. HOBIT pozostaje na etapie eksperymentalnym, ale praca pokazuje, że połączenie enkapsulowanych komórek, materiałów hydrożelowych i bioelektroniki może zwiększyć przeżywalność implantowanych komórek oraz wydłużyć czas produkcji kilku cząsteczek biologicznych w jednym urządzeniu.