Nature丨常凌乾/李默合作团队开发一种柔性可植入式电子贴片，实现内脏器官细胞精准递送

内脏器官疾病的精准治疗，依赖于高效药物递送技方法。然而，现有的药物递送范式面临两大挑战：首先，传统的口服或者静脉给药方式效率有限。药物在全身循环中容易"迷路"，难以精准到达病灶部位，并产生对其他器官损伤的风险；其次，大分子药物，如基因药物，很难穿过细胞膜天然屏障。因此，开发精准、安全、高效的靶向器官药物递送技术，是提高临床治疗效果的核心要务。

为解决这一问题，近日，北京航空航天大学生物与医学工程学院常凌乾教授团队和北京大学李默教授团队联合北大、香港城市大学、美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校、西北工业大学和国家卫生健康委科学技术研究所等研究者，在Nature上发表了题为A battery-free nanofluidic intracellular delivery patch for internal organs的研究论文，报道了一种柔性可植入式电子贴片（NanoFLUID），融合了柔性电子、微纳加工等前沿技术，具有无线控制、极致轻薄和易贴附特点，可以像创可贴一样贴在生物体器官上，将药物精准送达靶器官部位和细胞内部。

该生物电子芯片结构，基于常凌乾团队标签技术——纳米电穿孔，通过结合柔性电子材料，形成6层微纳结构电子贴片，可直接附着在器官表面。其独特的"纳米孔-微通道-微电极"的3D结构，可实现低电压下细胞膜安全穿孔，同时，巧妙利用纳米孔道内形成的超高电场强度，将药物分子递送速度提升了上万倍（对比传统的电递送方法）。无源供电模块保证了贴片在植入内脏器官后的实时可控打开细胞膜“通道”，将大分子或基因药物分子以高于传统递送速度安全、快速高效送入目标细胞内。

为了探究电子贴片递送药物的治疗效果，研究团队建立了小鼠急性创伤性肝损伤模型，验证了贴片在肝脏创伤治疗中的疗效。与传统缝合、电灼或水凝胶止血方法相比，贴片实现创口即时止血（贴片治疗组7天存活率100%，而对照组死亡率40%）。此外，通过递送表皮生长因子基因（Egf）显著促进肝细胞再生，使肝功能指标（ALT/AST）在7天内完全恢复正常。病理学分析还显示，贴片治疗组肝脏损伤部位恢复平滑完整，无炎症浸润和纤维化形成（纤维化面积减少80%），远优于其他治疗组。这种创新的"机械封闭+药物治疗"双模式，解决了传统止血方法易导致肝功能损伤的难题，为内脏器官急性创伤救治提供了兼具高效性和安全性的全新治疗方案，展现出显著的临床转化价值。

为进一步论证电子贴片的递送能力，研究团队利用贴片系统，建立了乳腺癌转移驱动基因的高效筛选平台。通过将TCGA数据库中筛选出的50个与乳腺癌转移预后最相关的候选基因构建成基因文库，并利用贴片精准递送至小鼠乳腺组织，研究人员首次实现了在体水平的高通量基因筛选。实验结果分析鉴定出11个在转移灶中显著富集的候选基因，其中DUS2基因表现出最突出的富集特征（表达量达4030 TPM）。功能分析证实，DUS2过表达显著促进肿瘤细胞的蛋白质合成能力和转移潜能，敲降DUS2则可有效抑制转移进程。蛋白质组学分析进一步揭示DUS2因子可能通过调控76个下游靶基因的表达，激活了包括细胞迁移、粘附等在内的多个转移相关通路。该研究不仅为乳腺癌转移机制研究提供了重要工具和新靶点，也展现了电子贴片在复杂基因功能研究中的独特优势。

NanoFLUID代表了一项具有范式革新意义的生物电子学突破，为内脏器官靶向治疗开辟了新途径：首先，无源无线设计实现了对深部器官的精准干预；其次，突破传统给药方式的细胞膜屏障限制，显著提升药物递送的时效性；此外，该平台技术具有极强的拓展性，既能针对癌症、创伤等重大疾病开发新型治疗方案，又可作为研究工具推动基础医学发现。

据悉，该技术目前已在北航实现转化，应用在在医学美容、皮肤创伤修复等领域，孵化了基于纳米电穿孔的无创Ultra-NEP透皮导入仪，实现高效药物递送。

北京航空航天大学常凌乾教授、北京大学李默教授、美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校余存江教授和香港城市大学于欣格教授为本文通讯作者。尹德东博士、王攀博士、郝永存博士、岳威博士与蒋欣然博士生并列为本论文第一作者。

文章链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-08943-x

制版人： 十一

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