2025年4月30日，北京大學(xué)第三醫(yī)院李默教授團(tuán)隊與北京航空航天大學(xué)常凌乾教授團(tuán)隊、美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校余存江教授團(tuán)隊及香港城市大學(xué)于欣格教授團(tuán)隊合作在《自然》（Nature）期刊在線發(fā)表了題為《一種用于內(nèi)臟器官的無電池納米流體細(xì)胞內(nèi)遞送貼片》（“A battery-free nanofluidic intracellular delivery patch for internal organs”）的論文，通過“醫(yī)-工-化”大交叉模式實現(xiàn)重大疾病關(guān)鍵因子篩選，提出靶向治療新策略。

論文截圖

在疾病治療領(lǐng)域，實現(xiàn)藥物、基因或治療分子的精準(zhǔn)器官靶向遞送，是生物醫(yī)學(xué)工程面臨的重大科學(xué)挑戰(zhàn)。當(dāng)前遞送系統(tǒng)需要克服多重生理屏障，包括血管內(nèi)皮的選擇性滲透、器官特異性微環(huán)境的異質(zhì)性，以及細(xì)胞膜自身的生物物理限制。

傳統(tǒng)方法主要依賴全身血液循環(huán)遞送，但受限于藥物分布動力學(xué)和網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的清除作用，往往導(dǎo)致遞送效率低下、脫靶效應(yīng)顯著，以及劑量可控性差等問題。研究表明，靜脈注射的納米載體僅有不足2%能夠到達(dá)目標(biāo)組織，絕大部分藥物分子被肝臟、脾臟等單核吞噬系統(tǒng)捕獲或經(jīng)腎臟代謝清除。此外，病毒載體雖然轉(zhuǎn)染效率較高，但存在潛在的免疫原性和基因組整合風(fēng)險。

對于深層器官（如胰腺、心臟或肝臟）的靶向遞送，現(xiàn)有技術(shù)仍難以突破毛細(xì)血管內(nèi)皮屏障和細(xì)胞外基質(zhì)的阻礙，嚴(yán)重限制了治療效果和臨床應(yīng)用。

NanoFLUID的設(shè)計及工作原理

團(tuán)隊研發(fā)的NanoFLUID貼片采用無電池、無芯片的柔性設(shè)計，其力學(xué)性能匹配柔軟的內(nèi)臟器官組織，可無縫貼合于肝臟、乳腺等器官表面，實現(xiàn)高度定制化的靶向遞送。其獨(dú)特的“納米孔-微通道-微電極”結(jié)構(gòu)，通過微尺度流體動力學(xué)調(diào)控與電場協(xié)同作用，能夠在低電壓（僅10V）條件下，安全、高效地電穿孔細(xì)胞膜，使藥物或基因的胞內(nèi)遞送效率較傳統(tǒng)擴(kuò)散方法提升高達(dá)數(shù)萬倍。

實驗證實，該技術(shù)對細(xì)胞存活率的影響低于5%，同時可實現(xiàn)單細(xì)胞精度的遞送調(diào)控。這一技術(shù)不僅突破了傳統(tǒng)遞送的物理和生物屏障，更在精準(zhǔn)度和可控性上實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，為器官靶向治療提供了可定量、可編程的新型技術(shù)平臺。

NanoFLUID篩選腫瘤轉(zhuǎn)移驅(qū)動因子及其靶向治療

研究團(tuán)隊在多種疾病模型中驗證了NanoFLUID的突破性性能。在肝臟急性損傷修復(fù)實驗中，該技術(shù)顯著提升了治療分子的遞送效率，加速了組織再生；在乳腺腫瘤模型中，該技術(shù)不僅實現(xiàn)了精準(zhǔn)建模，更展現(xiàn)出高效低毒的治療優(yōu)勢。

尤為重要的是，團(tuán)隊創(chuàng)新性地采用NanoFLUID介導(dǎo)的基因文庫共轉(zhuǎn)染技術(shù)，在活體水平系統(tǒng)篩選定義了乳腺癌轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵驅(qū)動因子。通過高通量測序和生物信息學(xué)分析，首次發(fā)現(xiàn)肺特異性轉(zhuǎn)移驅(qū)動基因DUS2，該基因通過促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的蛋白質(zhì)（包括70余個轉(zhuǎn)移相關(guān)蛋白）翻譯效率，顯著促進(jìn)腫瘤細(xì)胞在肺部的定植和生長。

這一發(fā)現(xiàn)不僅揭示了腫瘤轉(zhuǎn)移的器官趨向性分子機(jī)制，更為開發(fā)針對不同轉(zhuǎn)移灶的特異性治療靶點(diǎn)提供了全新思路。

來源：北京大學(xué)