前沿交叉医学领域新突破：北航团队研发柔性可植入生物电子器件

中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 梁丹）1月28日，国际顶级学术期刊Cell报道了北京航空航天大学医学科学与工程学院常凌乾教授团队，联合机械工程及自动化学院徐晔教授团队，在前沿交叉医学领域取得的最新进展。他们联合北京大学第一医院、中国医学科学院肿瘤医院、香港城市大学、美国伊利诺伊大学等单位，研发出一款柔性可植入生物电子器件（POCKET），如同一个智能“口袋”，通过个性化定制，可实现完美贴合于复杂形状的器官表面，并通过“纳米电穿孔效应”，实现安全、高效、精准的全器官药物递送或基因转染。

该项研究始于一个令医生深感无力的临床问题：对于遗传性卵巢基因突变（如BRCA1）的患者，临床指南一般建议切除双侧卵巢和输卵管，以避免癌症发生，但这意味着永久丧失生育能力。“医生，就真的没有别的办法了吗？”患者经常含泪追问。然而，现有的基因治疗技术，如病毒载体，因存在整合入生殖细胞基因组、干扰人类基因库的潜在风险，在卵巢这类敏感器官上应用被视为禁区。

针对该问题，研究团队将目光转向物理方法——电穿孔，即施加电场在细胞膜上，瞬时打开细胞膜，理论上可以通过精确控制递送深度，实现针对卵巢表面的体细胞的基因干预，从而避免生殖细胞污染。然而，卵巢表面崎岖不平，沟壑纵横，传统电穿孔器件无法实现“高共形贴合”于器官表面，导致药物递送可控性差、效率低，无法从根本上精准治疗，解决这类“禁区难题”。

面对这一核心问题，常凌乾团队与徐晔团队合作，从传统“剪纸”艺术中汲取灵感，创造性地提出了“器官定制化剪纸共形理论”。该理论首次建立了剪纸结构几何参数（如单元尺寸、铰链宽度）与器官曲率、材料属性之间的定量关系，为器官进行“三维扫描”，并“智能生成”最合身的外衣尺寸，从而指导设计出在特定曲率器官上既能完全共形、又最大限度保留功能面积的剪纸贴片，有效覆盖率>95%，攻克了“高共形”与“高覆盖”不可兼得的难题。

POCKET平台技术为卵巢癌预防、器官损伤修复等疾病精准治疗提供了新工具，通过融合柔性电子、微纳加工、无线供能等技术，实现了植入式器件的精准操控与长效工作，可扩展至肝脏、心脏、肺部等多种内脏器官的疾病治疗、再生修复和功能调控，为未来生物电子医学的发展开辟了新范式。在国家自然科学基金杰青项目和科技部重点研发专项的持续支持下，常凌乾团队成功实现了“NEP纳米电穿孔”技术从实验室到产业的跨越。基于该核心技术孵化的高科技产业化公司已完成多轮融资。首款转化产品——“Ultra-NEP超透仪”已应用于皮肤健康等领域。未来，团队将进一步拓展其在医疗级设备领域的应用。

定制化POCKET器件。学校供图

作者：梁丹