公文箱里装着微型药厂——医药行业的下一个热

工程师们正在使制药设施小型化，与已经投入实际运用的连续制造装置相比，这种体积更为小巧，能够装入公文箱的可携行药厂，能够成就医药行业的下一个重大革命吗？

Govind Rao教授领导的马里兰大学巴尔的摩分校（UMBC）先进传感器中心（Center for Advanced Sensor Technology，CAST）位于巴尔的摩市郊外。每次迎接访客时，Rao教授都会有两个标志性动作：热情握手，然后向访客展示一张图表。在完成介绍之前，Rao教授会将访客领进他那间没有窗户的办公室，在笔记本电脑上拉出一张图表——图表上显示的，是过去40年间美国卫生支出不断增长的陡峭曲线。

Govind Rao教授（图片来源：UMBC官网）

“这条曲线不停上升，意味着需要付出多少生命代价？”面对这样的困局，解决方案何在？

装入公文箱的“解决方案”

Rao教授的解决方案，就在办公桌对面桌上的一只外表光洁的不锈钢公文箱中。他打开拉锁，掀开箱盖，里面是一系列互相连接的拳头大小的黑匣。匣子中装满了回形针大小的小瓶，通过注射装置进料，用比人头发丝粗不了多少的透明塑料管相连。接上电源，放入冻干细胞组分和少量DNA；只需稍加训练的操作人员，就能操作便携式设备制造复杂的药物，生产出的药品成本只需几美元。这一系统被称为Bio-MOD（Biologic Medications on Demand，生物制品按需制造装置）。Rao教授告知，这套装置，可能会改变刚在手提电脑上展示的陡峭曲线的走向。

图片来源：CAST UMBC官网

Rao教授并非孤身奋战。位于剑桥的麻省理工学院（MIT），位于里士满的弗吉尼亚联邦大学（VCU），以及南美洲和欧洲的几所医院的多个团队，正在试验按需生产药品装置。这些原型系统，有望再造药品生产。

历史上，医药行业一直依赖规模经济，在大型反应釜内混合数以百升计的试剂，生产出数百万份剂量的单一药物。而Bio-MOD和相关系统，通过一系列拇指大小的腔室，循环少量的化学物质，这些腔室可以生产出数百或数千份剂量的多种药物，所有这些都能够在不到24小时内完成。美国国防部高级研究计划局（DARPA）已经为这一设想的多个团队提供了超过1500万美元项目资助，支持探索DIY制药。

这些系统至关重要

“这些装置极具想象力，但很有道理，”之前负责DARPA项目管理的Geoff Ling博士表示。Ling博士曾经帮助启动了一些资助计划。他认为，对于在一些世界上最具挑战性的环境中工作的医生来说，这些系统至关重要。他把这些装置比作3D打印机，可以按需组装出抗生素，治疗自身免疫疾病的抗体，治疗糖尿病的胰岛素等。这些装置可携行，有助于提高向受战争或灾害影响的人群提供亟需药品。

对这样的装置持怀疑态度的人认为，Bio-MOD是一个有趣的想法，但首先需要彻底改革药品监管机构。Rao教授的团队，以及来自MIT的团队正在努力净化使用这些装置生产出的成品，力争达到对采用批量生产的药品的要求。此外，这些机器本身，成本高达数百万美元，至少在目前，对于很多真正需要这些装置者而言，过于昂贵。而真正的问题在于，Rao教授和其他工程师，能否最终克服这些障碍？而大家面临的另外一个实际问题是，对发展中国家来讲，一些用于癌症治疗的生物制品一直过于昂贵；而现在，即使对于最富裕的发达国家，也常常难以负担。

独创性+勤俭

Rao教授称自己为工程师+发明家，但他也喜欢用第三个词形容自己：“节俭，”言语间透着腼腆和自豪。Rao教授的家族一直有独创性和勤俭的传统。1927年，Rao教授的祖父，省吃俭用很长时间，从当时的印度马德拉斯长途旅行到伦敦，参加英国公务员考试。尽管他通过了考试，但印度雇员的配额，却被联合王国政府提前填补了，Rao教授的祖父被拒之于门外。他选择伦敦大学学院学习工程学。手头很紧，祖父把收入和开支记录在一本小小的日记本中。Rao教授从书桌的抽屉里拿出这本日记本，小心翼翼地打开，里边是字迹工整的泛黄页面。记录的开销，事无巨细，涵盖了从五英镑的购书费，到两先令的热水浴。

他的祖父最终回到印度，传承了他的成本意识和对工程的挚爱。上世纪70年代末，Rao教授十几岁时，用从电子商店购得的处理零件，攒成自己的第一台收音机；事实证明，这台DIY的收音机远比商店出售的成品便宜、可靠。当他进入马德拉斯（现在的钦奈）的印度理工学院（IIT）时，似乎没想到自己日后会成为一名工程师。

图片来源：Pixabay

在印度理工学院和宾夕法尼亚州费城德雷塞尔大学攻读化学工程博士学位时，他在拥有设计化学反应传感器的资源的环境中茁壮成长。但是，那时没有在降低这些设备的成本方面做任何尝试，成了缺憾。回想他在印度看到的极度贫困，他非常清楚，如果没有人能够负担得起这些技术，就没有什么值得期许之处。1987年拿到博士学位后，他受聘于UMBC高级传感器技术中心（CAST），一直在那里工作至今。在过去的三十年，他一直致力于制造低成本化学传感器，并使用这些低成本化学传感器和其它朴素、实用的创造发明，解决现实世界的问题。Rao教授的发明，包括一次性使用的早产儿纸板保温箱，目前正在印度开展临床试验，还有可穿戴的荧光血糖传感器，供菲律宾的糖尿病患者使用。

Rao教授（中）和他发明的一次性使用的早产儿纸板保温箱（图片来源：UMBC官网）

“这些极具想象力的想法都来自Rao教授，”Rao教授的同事兼CAST助理董事Leah Tolosa女士表示。“和他一起工作，大家不知道，Rao教授下一步会有什么新点子，但确实感到开心。”

Rao教授的实验室空间，也反映出该中心注重成本的节俭精神。CAST中心坐落在一个一战后建起的砖房住宅区，位于一座小建筑的地下室，在二十世纪初，该大楼曾经是少年拘留中心。Rao教授的实验室位于以前的厨房，杂乱无章，设备老旧，没有精装修。正是在这个狭窄的空间里，Rao教授发明了他最引以为豪的装置。这项发明源于2012年他与Ling博士的第一次对话。

艰巨的挑战