北航/北大合作Nature论文：柔性电子贴片，实现向内脏器官细胞的精准高效递送

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

将治疗药物靶向递送到内脏器官（例如用于促进器官损伤的愈合，或促进癌细胞凋亡），在许多疾病的治疗中显示出巨大前景。目前，主要的递送方式依赖于循环，然而，这种模式效率低下，难以到达靶器官，难以穿透细胞膜，还存在着安全性和可控性的限制。因此，有必要开发精准、安全且高效的靶向器官药物递送新技术，以提高临床治疗效果。

2025 年 4 月 30 日，北京大学第三医院李默教授团队、北京航空航天大学常凌乾教授团队，联合 伊利诺伊大学香槟分校 、香港城市大学、西北工业大学、蚌埠医学院、清华大学等机构的研究人员，在国际顶尖学术期刊Nature上发表了题为： A battery-free nanofluidic intracellular delivery patch for internal organs 的研究论文。

该研究开发了一种 无电池、无芯片的柔性纳米流体细胞内递送电子贴片——NanoFLUID，其融合了柔性电子、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内脏器官表面，将药物精准送达靶器官部位以及细胞内部。

这种无需电池、可植入内脏的“智能电子创可贴”，能让药物精准到达靶器官、高效穿透细胞膜，效率相比传统方法提高 10 万倍。这项技术不仅可用于治愈肝损伤和癌症等疾病，还能在体内筛选癌症转移驱动基因，为精准医疗打开了全新可能。

传统递送方法的致命痛点

当前，针对内脏器官相关疾病的药物递送，高度依赖血液循环系统，但这种方式存在三大致命缺陷：

1、效率低下：血液中的药物仅有 0.01% 能到达目标器官；

2、误伤无辜：化疗药在肝脏积聚率高达 30%，引发严重副作用；

3、穿透困难：细胞膜如同铜墙铁壁，大分子药物难以进入。

纳米快递系统横空出世

在这项新研究中，研究团队开发了一种柔性可植入式电子贴片——NanoFLUID，其融合的三大黑科技实现了高效、精准递送：

1、纳米级电钻头：600 纳米孔径精准定位细胞膜，20 伏低电压下，即可在细胞膜上开孔；

2、微通道药库：装载DNA/药物的液体舱室，面积仅指甲盖大小（直径10mm）；

3、无线供电系统：电磁感应供电，无需电池植入（工作距离达5cm）。

NanoFLUID的设计及工作原理

NanoFLUID 贴片相当于在器官表面安装了一个微型智能药物库，其纳米孔-微通道-微电极结构能够实现对细胞膜的安全、高效且精准的电穿孔，在 20 伏低电压下即可向细胞内高效递送有效载荷，与传统扩散方法相比，递送效率提高十万倍。

动物实验效果

肝损伤急救测试

• 存活率翻倍：贴片治疗组 7 天存活率 100%，传统凝胶治疗仅 90%；

• 肝功能恢复：ALT/AST 指标 3 天恢复正常，比对照组快 2 倍；

• 零疤痕愈合：胶原沉积量仅为传统治疗的 1/5；

乳腺癌精准打击

• 肿瘤缩小 75%：局部药物浓度比口服给药高 30 倍；

• 全身零毒性：血小板、肝肾功能指标完全正常；

• 发现肿瘤转移元凶：筛选出了肿瘤转移关键基因——DUS2。

NanoFLUID介导的基因文库递送筛选乳腺癌转移驱动基因

通过在多种体内场景的评估，NanoFLUID 显示出对肝脏急性损伤以及乳腺癌的有效治疗，NanoFLUID 递送的体内基因文库转染，帮助高效筛选出了乳腺癌的肺转移关键驱动基因。从而验证了 NanoFLUID 用于器官靶向递送的有效性、安全性和可控性。

未来医疗新图景

这项发表于Nature的突破性技术，有望开启三大应用场景：

1、癌症精准治疗：直接灭杀肿瘤细胞，解决化疗副作用；

2、基因疗法革命：安全递送 CRISPR 基因编辑工具或正确基因，修正遗传缺陷；

3、器官再生工程：定点递送生长因子，促进心脏/肝脏等器官再生；

总的来说，NanoFLUID 代表了一个创新的生物电子平台，用于将有效载荷高效、精准靶向递送到内脏器官及细胞，以治疗各种疾病，还可用于揭示生物学新见解。

据悉，该技术目前已在北京航空航天大学实现转化，应用于医学美容、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。

北京航空航天大学为该论文第一单位， 北京大学第三医院李默教授、北京航空航天大学常凌乾教授、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论文共同通讯作者。 北京航空航天大学尹德东博士、 北京大学第三医院王攀博士、西北工业大学郝永存博士、蚌埠医学院岳威博士、 北京航空航天大学蒋欣然博士生为论文共同第一作者。

论文链接：

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