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

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。