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

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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8 n2 W8 t$ t, c: ]
来源：生物世界 2025-05-13 16:00
: z& {# I6 t$ ~# w4 Z) gNanoFLUID 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。6 u3 |8 @" f- Y3 O4 [6 R  C& z% z
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。
, J3 \7 `0 n# S# [* M0 H; U/ U3 N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。! \( A  O2 @4 J/ z3 P% r3 g( Q7 X8 B

( r* ~# p5 @! V* o/ A& ~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。8 }4 H  {, X6 f) a
传统递送方法的致命痛点, I6 M  ?! t+ _# t
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：# Z2 K9 W# F3 q: L1 I7 r
1、效率低下：血液中的药物仅有 0.01% 能到达目标器官；8 [. _2 h7 Q; H" K; M
2、误伤无辜：化疗药在肝脏积聚率高达 30%，引发严重副作用；
# v/ Y9 O! C2 o8 S6 i% b0 ~3、穿透困难：细胞膜如同铜墙铁壁，大分子药物难以进入。
. r6 P, ^0 g" b( |$ H3 `纳米快递系统横空出世
& b% E$ K7 I# l% I5 r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：
9 l; W- n  w+ k7 I, c8 Q+ d+ O' |; O1、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；
4 v+ U5 e2 w4 V, F% E$ U0 l2、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）；
9 \& Y/ W7 [/ M3 q7 E$ @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）。
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NanoFLUID的设计及工作原理
4 X  Y$ S, p- v5 Q4 {8 |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。5 Z& n& Q( t$ P1 a3 K& c- Y1 R
动物实验效果
5 g! u: y" ?3 v. k/ E* i肝损伤急救测试, r- h& N( Z1 U( m/ B$ x
• 存活率翻倍：贴片治疗组 7 天存活率 100%，传统凝胶治疗仅 90%；
+ L  Q1 b% ?$ R0 B& G• 肝功能恢复：ALT/AST 指标 3 天恢复正常，比对照组快 2 倍；5 G! o; q& X; S: j: G1 U
• 零疤痕愈合：胶原沉积量仅为传统治疗的 1/5；
2 Y+ U% e0 Z( u4 n( R. V乳腺癌精准打击
3 i4 V& H" g; Z• 肿瘤缩小 75%：局部药物浓度比口服给药高 30 倍；6 m+ `# _# R$ `+ b
• 全身零毒性：血小板、肝肾功能指标完全正常；% ^) C' Q: x- d6 `8 z1 B5 l% D
• 发现肿瘤转移元凶：筛选出了肿瘤转移关键基因——DUS2。4 ]$ Q. |" V8 E& F

- j; \0 C2 m  n& T4 n: W$ sNanoFLUID介导的基因文库递送筛选乳腺癌转移驱动基因  t5 b- }; [6 x4 e
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。% Y6 Y% ^! f( m. `4 O" T
未来医疗新图景- C0 ^6 e$ v% |# _
这项发表于 Nature 的突破性技术，有望开启三大应用场景：: `) U# H0 R& K. `# l
1、癌症精准治疗：直接灭杀肿瘤细胞，解决化疗副作用；3 Q$ e$ m5 W( ?: k
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；( s% ?: q! i: }+ Q) \! I1 h
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；
0 a: N! K" P/ g4 y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。. @: R  J; {% f  S9 g. l7 o
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。- x5 M. @$ E$ I( ?3 }* p  M2 l
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