中國(guó)教育報(bào)-中國(guó)教育新聞網(wǎng)訊（通訊員 馮浩 記者 梁丹）內(nèi)臟器官疾病的精準(zhǔn)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)：傳統(tǒng)的口服或者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(zhǔn)到達(dá)病灶部位，并產(chǎn)生對(duì)其它器官損傷的風(fēng)險(xiǎn)。此外，大分子藥物很難穿過(guò)細(xì)胞膜天然屏障。

圍繞精準(zhǔn)、安全、高效的靶向器官藥物遞送技術(shù)開(kāi)發(fā)，近日，北京航空航天大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院常凌乾團(tuán)隊(duì)與合作者研發(fā)了一種柔性可植入式電子貼片（NanoFLUID），融合柔性電子、微納加工等前沿技術(shù)，具有無(wú)線控制、極致輕薄和易貼附特點(diǎn)，可以像創(chuàng)可貼一樣貼在生物體器官上，將藥物精準(zhǔn)送達(dá)靶器官部位和細(xì)胞內(nèi)部。相關(guān)成果于2025年4月30日發(fā)表于《自然》（Nature）雜志。

該生物電子芯片結(jié)構(gòu)，基于常凌乾團(tuán)隊(duì)標(biāo)簽技術(shù)——納米電穿孔，通過(guò)結(jié)合柔性電子材料，形成5層微納結(jié)構(gòu)電子貼片，中間層為藥倉(cāng)，可直接附著在器官表面。其獨(dú)特的“納米孔-微通道-微電極”的3D結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)低電壓下細(xì)胞膜安全穿孔，同時(shí)，巧妙利用納米孔道內(nèi)形成的超高電場(chǎng)強(qiáng)度，對(duì)比傳統(tǒng)的電遞送方法，將藥物分子遞送速度提升了上萬(wàn)倍。無(wú)源供電模塊保證了貼片在植入內(nèi)臟器官后的實(shí)時(shí)可控打開(kāi)細(xì)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、快速高效送入目標(biāo)細(xì)胞內(nèi)。NanoFLUID還可以通過(guò)調(diào)控電參數(shù)，精準(zhǔn)地以微米和微克為單位控制藥物進(jìn)入器官的深度及劑量。

“初期納米電穿孔這個(gè)技術(shù)只能用在體外細(xì)胞上，而一個(gè)器件要想植入體內(nèi)的話，它一定要具有輕、薄、能夠裝載藥物還能產(chǎn)生電場(chǎng)這幾個(gè)核心特征。”從2017年就開(kāi)始研究這一課題，“堅(jiān)持”是常凌乾講述科研過(guò)程中提到的高頻詞。“從2022年投稿到2025年接收，又歷經(jīng)兩年多的修稿，這項(xiàng)成果才得以發(fā)表。”常凌乾回憶起來(lái)，感慨萬(wàn)千。器件加工難度極大，載藥倉(cāng)既要小巧，又要能裝夠量藥物，還要和無(wú)源電場(chǎng)模塊完美連接。團(tuán)隊(duì)嘗試了很多種方案，最終選擇在載藥倉(cāng)里加入多個(gè)微柱，形成微流道，利用虹吸效應(yīng)，讓藥物能快速裝進(jìn)和排出。

目前，該技術(shù)已在北航實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，應(yīng)用在醫(yī)學(xué)美容、皮膚創(chuàng)傷修復(fù)等領(lǐng)域，孵化了基于納米電穿孔的無(wú)創(chuàng)Ultra-NEP透皮導(dǎo)入儀。面向未來(lái)，常凌乾透露，團(tuán)隊(duì)正在研究可降解材料，以便貼片在使用后可自行降解。此外，團(tuán)隊(duì)還致力于提高貼片與復(fù)雜器官表面的貼合度，以及開(kāi)發(fā)無(wú)創(chuàng)植入方式，如利用微型機(jī)器人或微導(dǎo)管對(duì)貼片進(jìn)行精準(zhǔn)導(dǎo)航到目標(biāo)位置。

“這項(xiàng)成果是一個(gè)非常典型的醫(yī)工交叉的成果，涉及細(xì)胞生物學(xué)、基因工程、電子、力學(xué)、微納加工和材料學(xué)等學(xué)科，體現(xiàn)了北航的現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科群逐漸地向多學(xué)科有機(jī)融合的發(fā)展趨勢(shì)。”常凌乾說(shuō)。