我国科研团队突破器官精准治疗技术 仿生"电子外衣"实现药物智能递送

北京航空航天大学医学科学与工程学院常凌乾教授团队、机械工程及自动化学院徐晔教授团队近日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,成功研发出一款名为POCKET的柔性可植入生物电子器件,相关研究成果已发表于国际顶级期刊《细胞》。

这一创新成果标志着我国在生物电子医学领域取得重要进展。

该项研究的启动源于一个长期困扰临床医学的现实难题。

对于遗传性卵巢基因突变患者,现有临床治疗指南通常建议进行双侧卵巢和输卵管切除手术,但这一措施意味着患者将永久丧失生育能力,给患者身心造成沉重负担。

虽然基因治疗技术在多个领域取得成效,但传统病毒载体等方法存在整合入生殖细胞基因组、干扰人类基因库的潜在风险,难以安全应用于卵巢等生殖系统敏感器官。

这一矛盾促使研究团队寻求突破性的解决方案。

面对这一挑战,研究团队将目光投向物理学方法,即利用电穿孔技术。

该技术通过向细胞膜施加电场,瞬时打开细胞膜孔隙,实现药物或基因物质的导入。

然而,卵巢表面并非光滑平整,而是呈现崎岖不平、沟壑纵横的复杂形态。

传统电穿孔器件难以与器官表面实现高度共形贴合,导致药物递送的可控性差、效率低下,无法满足临床治疗需求。

为解决这一难题,研究团队创新性地从中国传统剪纸艺术中汲取灵感,提出了"器官定制化剪纸共形理论"。

这一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。

研究人员通过对器官进行三维扫描,利用智能算法生成最符合器官形状的设计参数,从而指导制造出既能完全共形贴合特定曲率器官,又能最大限度保留功能面积的剪纸型贴片。

POCKET器件采用四层功能化设计结构。

这一设计使得该器件能够在不同物种的多种器官表面实现"电子外衣"般的高度共形和大面积贴合。

研究团队已在多种动物模型和离体人类组织上验证了POCKET的功能性能,取得了显著成效。

通过纳米电穿孔效应,该器件能够实现安全、高效、精准的全器官药物递送或基因转染,为患者提供了一种保留生育能力的新治疗途径。

从应用前景看,POCKET平台的意义远不止于卵巢疾病治疗。

该技术可扩展应用于肝脏、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。

在卵巢癌预防、器官损伤修复、组织再生等领域,POCKET都有望成为精准医疗的重要工具。

这项成果为未来生物电子医学的发展开辟了崭新的技术范式,代表了医学工程与传统文化创意结合的成功案例。

从剪纸的结构智慧到可植入的精密器件,这项研究折射出科技创新的一个重要规律:真正面向临床痛点的突破,往往来自跨学科的重新组合与对关键约束的精准拆解。

如何在确保安全与伦理边界的前提下,让更温和、更可控的技术走进临床,将考验科研、医疗与产业的协同能力,也将决定这类“电子外衣”能否从实验室走向更多患者的现实需求。