內臟器官疾病的精準治療，依賴于高效藥物遞送方法。然而，現(xiàn)有的藥物遞送范式面臨兩大挑戰(zhàn)，一是傳統(tǒng)口服或靜脈給藥方式效率有限，藥物在全身循環(huán)中容易”迷路”，難以精準到達病灶部位，甚至有可能對其它器官造成損傷；二是大分子藥物（如基因藥物）很難穿過細胞膜天然屏障。”

北京航空航天大學生物與醫(yī)學工程學院教授常凌乾表示，按照常規(guī)的給藥方式，相當于吃100塊錢的藥，可能只有1塊錢的藥能真正到達病灶區(qū)域進行有效治療，99塊錢的藥物成分都在循環(huán)過程中被無效代謝掉了。因此，開發(fā)精準、安全、高效的靶向器官藥物遞送技術，成為提高臨床治療效果的核心要務。

近日，常凌乾團隊聯(lián)合中外多所高校的研究者，研制出了一種柔性可植入式電子貼片（NanoFLUID），該帖片可以像創(chuàng)可貼一樣貼在生物體的器官上，將藥物精準送達靶器官部位和細胞內部。相關成果發(fā)表于國際頂級期刊《自然》。

該生物電子芯片結構，基于常凌乾團隊的一項標簽技術——納米電穿孔。具體來說，電子貼片通過結合柔性電子材料形成5層微納結構電子貼片，中間層為藥倉，可直接附著在器官表面，其獨特的“納米孔-微通道-微電極”結構可實現(xiàn)低電壓下細胞膜的安全穿孔。同時，利用納米孔道內形成的超高電場強度，藥物分子遞送速度可以被提升上萬倍（對比傳統(tǒng)的電遞送方法）。

此外，無源供電模塊保證了貼片在植入內臟器官后，可以實時可控地打開細胞膜“通道”，將大分子或基因藥物分子以高于傳統(tǒng)遞送速度，安全、快速、高效的送入目標細胞內。NanoFLUID還可以通過調控電參數(shù)，精準地以微米和微克為單位控制藥物進入器官的深度及劑量。

為了探究電子貼片遞送藥物的治療效果，研究團隊建立了小鼠急性創(chuàng)傷性肝損傷模型，以驗證貼片在肝臟創(chuàng)傷治療中的療效。研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)縫合、電灼或水凝膠止血方法相比，貼片可以實現(xiàn)創(chuàng)口的即時止血。此外，通過遞送表皮生長因子基因，可以顯著促進肝細胞的再生，使肝功能指標在7天內完全恢復正常。病理學分析還顯示，貼片治療組的肝臟損傷部位恢復平滑、完整，無炎癥浸潤和纖維化形成（纖維化面積減少80%），遠優(yōu)于其他治療組。

為進一步論證電子貼片的遞送能力，研究團隊還利用貼片系統(tǒng)，建立了乳腺癌轉移驅動基因的高效篩選平臺。通過將TCGA數(shù)據(jù)庫中篩選出的50個與乳腺癌轉移預后最相關的候選基因構建成基因文庫，并利用貼片精準遞送至小鼠乳腺組織，研究人員首次實現(xiàn)了在體水平的高通量基因篩選。實驗結果分析鑒定出11個在轉移灶中顯著富集的候選基因，其中DUS2基因表現(xiàn)出最突出的富集特征（表達量達4030 TPM）。

功能分析證實，DUS2過表達顯著促進腫瘤細胞的蛋白質合成能力和轉移潛能，敲降DUS2則可有效抑制轉移進程。

據(jù)悉，NanoFLUID代表了一項具有范式革新意義的生物電子學突破，為內臟器官靶向治療開辟了新途徑：首先，無源無線設計實現(xiàn)了對深部器官的精準干預；其次，突破傳統(tǒng)給藥方式的細胞膜屏障限制，顯著提升藥物遞送的時效性；此外，該平臺技術具有極強的拓展性，既能針對癌癥、創(chuàng)傷等重大疾病開發(fā)新型治療方案，又可作為研究工具推動基礎醫(yī)學發(fā)現(xiàn)。

該技術目前已在北航實現(xiàn)轉化，應用在在醫(yī)學美容、皮膚創(chuàng)傷修復等領域，孵化了基于納米電穿孔的無創(chuàng)Ultra-NEP透皮導入儀，實現(xiàn)高效藥物遞送。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-08943-x

來源：中國科學報 陳彬