医学发展中有一类“禁区难题”。对携带遗传性卵巢基因突变（如BRCA1）的患者，现有临床指南多建议切除双侧卵巢和输卵管以降低癌症风险，但代价是永久失去生育能力。面对患者含泪追问“医生，就真的没有别的办法了吗”，医务人员长期难以给出更好的答案。困境的关键在于，现有基因治疗手段仍存在难以回避的安全隐患。病毒载体等传统方法可能整合进入生殖细胞基因组、影响人类基因库，因此在卵巢等敏感器官上的应用一直被视为禁区。北航医学科学与工程学院常凌乾教授团队与机械工程及自动化学院徐晔教授团队联合攻关，将思路转向物理方法——电穿孔技术。该方法通过电场使细胞膜瞬时形成可逆孔道，理论上可通过控制递送深度实现对卵巢表面体细胞的基因干预，从而避免影响生殖细胞。然而，卵巢表面起伏复杂、沟壑密布，传统电穿孔器件难以实现“高共形贴合”，递送的可控性和效率受限，距离精准治疗仍有差距。突破来自对传统文化创新借鉴。团队从中国古代“剪纸”艺术获得启发，提出“器官定制化剪纸共形理论”，首次建立剪纸结构几何参数（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。通过对器官进行“三维扫描”并“智能生成”最匹配的结构尺寸，团队设计出既能高度共形、又尽可能保留有效功能面积的剪纸贴片，实现超过95%的有效覆盖率，解决了“高共形”与“高覆盖”难以兼顾的问题。基于该理论，团队研发出POCKET柔性可植入生物电子器件。器件采用四层功能化设计：与组织直接接触的纳米孔阵列薄膜、用于负载药物的水凝胶储药层、调控电场分布的银纳米线电极层，以及提供封装与支撑的柔性基底层。四层结构经飞秒激光精密加工，形成定制化剪纸拓扑，可在卵巢、眼球、肾脏等多种器官表面实现高共形、大面积贴合。POCKET器件的工作机制说明了细致的物理设计。由于贴合紧密，器件底层纳米孔与目标细胞形成精准的空间对位。施加低电场时，高阻抗纳米孔道产生明显的电场聚焦效应，使细胞膜局部、可逆且安全地打开；同时，孔道内的高强度电场梯度产生更强电泳力，将药物或基因载荷的递送速度提升近千倍，从而在低工作电压下实现高效率、高安全性的细胞内递送，形成“纳米电穿孔”效应。团队在多种动物模型和离体人类组织上验证了POCKET的能力。在模拟人BRCA1突变的小鼠模型中，POCKET将功能性BRCA1质粒递送至全卵巢表面细胞内，获得长期的降低癌症发生风险的治疗效果，同时避免影响卵巢内生殖细胞。结果表明，借助可控的物理递送方式，有望在保护生殖功能的前提下实现有效基因干预。该研究由北京航空航天大学作为第一完成单位，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机构共同完成。成果发表于国际顶级学术期刊《细胞》，标志着我国在前沿交叉医学领域取得重要进展。
医学进步往往从最尖锐的临床提问出发：当“切除”几乎成为唯一选项时，能否找到更精细、更温和、更可控的替代方案。可贴合器官的柔性生物电子贴片，把工程学对形态与尺度的精准控制带入生命健康领域，为敏感器官的局部精准干预打开新的空间。面向未来，只有坚持以临床需求为牵引、以安全证据为底线、以跨学科协作为路径，才能让更多“无奈的选择”逐步被“可选择的方案”所替代。