近日，國際學術期刊《細胞》報道了北京航空航天大學醫學科學與工程學院常凌乾教授團隊與機械工程及自動化學院徐曄教授團隊在前沿交叉醫學領域取得的最新進展：《一種剪紙結構的器官共形生物電子器件用於細胞精准遞送》。他們聯合北京大學第一醫院、中國醫學科學院腫瘤醫院、香港城市大學、美國伊利諾伊大學等單位，研發出一款柔性可植入生物電子器件（POCKET），該器件如同一個智能“口袋”，通過個性化定制，可實現完美貼合於復雜形狀的器官表面，並通過“納米電穿孔效應”，實現安全、高效、精准的全器官藥物遞送或基因轉染。

對於遺傳性卵巢基因突變的患者，臨床指南一般建議切除雙側卵巢和輸卵管，但這意味著永久喪失生育能力。現有的基因治療技術，因存在干擾人類基因庫等潛在風險，在卵巢等敏感器官上的應用被視為禁區。研究團隊將目光轉向物理方法——電穿孔，即施加電場在細胞膜上，瞬時打開細胞膜，理論上可以通過精確控制遞送深度，實現針對卵巢表面的體細胞的基因干預，從而避免生殖細胞污染。然而，卵巢表面崎嶇不平，溝壑縱橫，傳統電穿孔器件無法實現“高共形貼合”於器官表面，導致藥物遞送可控性差、效率低，無法從根本上實現精准治療。

據介紹，常凌乾團隊與徐曄團隊合作，從傳統剪紙藝術中汲取靈感，創造性地提出了“器官定制化剪紙共形理論”。該理論首次建立了剪紙結構幾何參數（如單元尺寸、鉸鏈寬度）與器官曲率、材料屬性之間的定量關系，為器官進行“三維掃描”，並“智能生成”最合身的外衣尺寸，從而指導設計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積的剪紙貼片，有效覆蓋率超過95%，攻克了“高共形”與“高覆蓋”不可兼得的難題。

POCKET器件採用四層功能化設計：與組織直接接觸的納米孔陣列薄膜、用於負載藥物的水凝膠儲藥層、負責電場分布的銀納米線電極層以及起封裝支撐作用的柔性基底層。這四層結構通過飛秒激光精密加工，被賦予定制化的剪紙拓扑，從而能夠在不同物種的多種器官表面，如卵巢、眼球、腎臟，實現高度共形、大面積的貼合。

POCKET平台技術為卵巢癌預防、器官損傷修復等提供了新工具，通過融合柔性電子、微納加工、無線供能等技術，實現了植入式器件的精准操控與長效工作，可擴展至肝臟、心臟、肺部等多種內臟器官的疾病治療、再生修復和功能調控，為未來生物電子醫學的發展開辟了新范式。長期實驗結果顯示，與口服給藥相比，POCKET局部遞送在顯著促進腎小管修復、保護腎功能的同時，幾乎完全避免了口服激素引發的骨質疏鬆、免疫力下降等全身性副作用，展示了其在慢性病管理中的優勢。

在國家自然科學基金杰青項目和科技部重點研發專項的持續支持下，常凌乾團隊成功實現了相關技術從實驗室到產業的跨越。未來，團隊將進一步拓展其在醫療級設備領域的應用。（記者劉博超）