中国科研团队搞出了一种能像衣服一样贴在器官上的柔性电子设备,这给精准治疗打开了新路子。最近在《细胞》杂志上发表的研究显示,我国在生物电子医学和精准医疗结合这块拿下了重要进展。北京航空航天大学的常凌乾教授和徐晔教授牵头,拉上了北京大学第一医院、中国医学科学院肿瘤医院、香港城市大学、还有美国伊利诺伊大学这些机构,一块儿组成了科研联合体。大家一块儿搞出了一种能按器官形状定制的柔性可植入生物电子器件,叫POCKET。这个设备把柔性电子技术、微纳加工跟仿生设计结合在一起,专门用来解决临床上面临的复杂器官靶向治疗难题。研究的起因是个急茬。有些女性因为携带BRCA1或BRCA2这种遗传基因突变,卵巢癌的风险特别高。现在临床上建议切掉双侧卵巢和输卵管预防癌症,但这会让她们永远失去生孩子和内分泌的功能。现有的基因治疗技术,比如用病毒载体,因为有安全和伦理问题,没法用在卵巢这种敏感的生殖器官上。所以开发一种安全、精准又可逆的物理方法成了大家要解决的大难题。研究团队把目光投向了“电穿孔”这门技术。它是通过外部电场在细胞膜上戳出小孔让药物进去的。但卵巢这些内脏器官表面不太平整,全是沟沟回回的三维结构。以前那些硬的或者平的电穿孔设备很难贴紧器官表面,导致电场分布不均匀、药物送不进去也控制不好。面对这个问题,团队从剪纸里找到了灵感。剪纸作品能通过折叠变成立体形状。受这个启发,他们提出了“器官定制化剪纸共形理论”。这个理论弄清楚了剪纸的尺寸和铰链宽度这些参数跟目标器官的弧度还有材料力学属性有啥关系。靠着这个模型,科学家们可以给特定器官做个三维扫描,用算法算出最优的剪纸图案和参数设计出贴片。这种贴片既能严丝合缝地贴在复杂的曲面器官上,又不会浪费太多功能面积。 POCKET器件里面集成了微电极阵列、柔性电路还有生物相容的封装和无线供电模块。实验证明它能把这个“电子外衣”给小鼠、猪的卵巢、眼球或者肾脏这些器官穿上。核心功能是通过控制纳米级别的电穿孔效应把治疗用的药物或基因工具送到整个器官的细胞里去。以前是局部打点针的效果不行了,现在能做到整个器官均匀治疗。在动物模型和人的离体组织实验里证明它能把化疗药精准递送到目标地方。 这项技术挺有扩展性的设计思路能用来做肝脏、心脏或者肺脏这些器官的治疗。目前基于这个核心技术开的公司已经融到了好几轮钱。他们的首款产品叫Ultra-NEP超透仪,先在皮肤健康和透皮给药领域用起来了。团队说以后要多跟医院合作把它做成医疗级的植入设备让更多病人受益。 这个研究从临床需求出发用跨学科的办法把传统智慧和现代科技结合起来打破了柔性电子器件和生物复杂表面贴合的瓶颈开创了一种新的物理治疗模式标志着中国在高端生物医学工程领域创新能力又提升了一步提供了“中国方案”随着转化工作深入这类智能设备有望在未来精准医疗中发挥更重要的作用给守护人类健康出力。