新的结果可以实现药物在人体内的精确“闪送”

精确的治疗人体内脏疾病取决于高效的药物输送方法。然而，现有的药物输送范式面临两大挑战。一是传统的口服或静脉给药效率有限，药物在全身循环中容易“迷路”，难以准确到达疾病位置，甚至可能对其他器官造成伤害;第二，大分子药物(如基因药物)很难穿过细胞膜的天然屏障。"

北京航空航天大学生物与医学工程学院教授常凌乾表示，按照常规的给药方式，相当于吃了100元的药。只有1元左右的药物才能真正到达疾病区进行有效治疗，99元的药物成分在循环过程中被无效代谢。因此，开发准确、安全、高效的靶向器官药物输送技术已成为提高临床治疗效果的关键。

近日，常凌乾团队与中外多所高校的研究人员合作，开发出一种柔性可植入式电子贴片(NanoFLUID)，这个帖子可以像创可贴一样贴在生物体的器官上，准确地将药物送到靶器官和细胞中。国际顶级期刊《自然》发表了相关成果。

这种生物电子芯片结构是基于常凌乾团队的一种标签技术——纳米电穿孔。具体来说，电子贴片结合柔性电子材料形成5层微纳结构电子贴片，中间层为药仓，可直接粘附在器官表面。其独特的“纳米孔-微通道-微电极”结构可以实现低压下细胞膜的安全穿孔。同时，药物分子的输送速率可以通过使用纳米孔内形成的超高场强提高几万倍(与传统的电输送方式相比)。

此外，无源供电模块保证了贴片植入人体内脏后，细胞膜的“通道”可以实时可控地打开，大分子或基因药物分子可以安全、快速、高效地以高于传统输送速率的速度输送到目标细胞。NanoFLUID也可以通过调节电参数来准确μ以m和mg为基准，控制药物进入器官的深度和剂量。

研究小组建立了小鼠急性创伤性肝损伤模型，以探索电子贴片递送药物的治疗效果，以验证其在肝损伤治疗中的疗效。研究表明，与传统的缝合、电灼或水凝胶止血方法相比，贴片可以实现伤口的立即止血。此外，通过递送细胞生长因子基因，可以显著促进肝细胞再生，使肝功能指标在7天内完全恢复正常。病理分析还表明，贴片治疗组的肝损伤位置比其他治疗组更光滑、更完整、无炎症、无浸润、无纤维化(纤维化面积减少80%)。

为了进一步论证电子贴片的输送能力，研究团队还利用贴片系统建立了一个高效的乳腺癌转移驱动基因选择平台。通过将TCGA数据库中筛选出的50个与乳腺癌转移愈合后最相关的候选基因建立成基因库，并利用贴片准确地输送到小鼠乳腺组织，研究人员首次实现了高通量基因在体内水平的筛选。实验结果分析鉴定了11个在转移炉中显著聚集的候选基因，其中DUS2基因表现出最突出的聚集特征(表达量为4030 TPM)。

功能性设计证实，DUS2通过表达显著的蛋白质合成能力和转移潜能来促进肿瘤细胞，敲击DUS2可以有效地抑制转移过程。

据悉，NanoFLUID代表了具有范式创新价值的生物电子突破，为人体内脏靶向治疗开辟了新的途径:一是无源无线设计完成了深层器官的精准干扰;其次，打破细胞膜屏障限制的传统给药方式，显著提高了药物交付的及时性;此外，该平台技术具有很强的可扩展性，不仅可以为癌症、创伤等严重疾病开发新的治疗方法，还可以作为促进基础医学发现的研究工具。

目前，该技术已在北航实现转型，应用于医疗美容、皮肤创伤修复等领域，孵化了基于纳米电穿孔的微创Ultra-NEP透皮导入仪，实现了药物快速递送。