1月28日,记者从北京航空航天大学获悉,该校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,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)。该器件可个性化定制,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。这一成果发表于《细胞》杂志。
据研究团队介绍,这项工作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的患者,临床指南一般建议切除双侧卵巢和输卵管,但这意味着永久丧失生育能力。现有的基因治疗技术如病毒载体等,因存在干扰人类基因库的潜在风险,难以应用于卵巢这类敏感器官上。
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。但卵巢表面崎岖不平,沟壑纵横,传统电穿孔器件无法“高共形贴合”于器官表面,导致药物递送可控性差、效率低。团队从传统剪纸艺术中汲取灵感,创造性地提出“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。POCKET器件的四层功能化设计能够在不同物种的多种器官如卵巢、眼球、肾脏表面实现“电子外衣”般高度共形、大面积的贴合。
研究团队表示,他们已在多种动物模型和离体人类组织上验证了POCKET的强大功能。POCKET平台为卵巢癌预防、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。该技术方案可扩展至肝脏、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。
据悉,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。
(原标题:从传统剪纸艺术中汲取灵感 完美贴合复杂器官的“电子外衣”可实现药物精准递送)
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