1月28日,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等单位,联合北航的常凌乾教授团队、徐晔教授团队,还有王玉琼、杜腊梅、吴晗等年轻人,在国际顶级期刊《Cell》上发表了一项前沿交叉医学成果。这是北航在《细胞》期刊上发的首篇论文,北航生物与医学工程学院、机械工程及自动化学院都有参与,常凌乾、徐晔、樊瑜波是这篇论文的通讯作者。 这次研究的核心是为了攻克卵巢癌预防中的难题。大家都知道,如果BRCA基因有突变,医生通常会建议切掉双侧卵巢和输卵管,可这样患者就会失去生育能力。虽然基因治疗很厉害,但因为它容易污染生殖细胞基因库,所以不能在像卵巢这样敏感的地方用。常凌乾团队于是把目光转向了电穿孔这种物理手段。 理论上讲,电穿孔能精确控制把药物送到卵巢表面的体细胞里,避免干扰生殖细胞。但现实问题来了:卵巢表面凹凸不平、沟壑纵横,传统的电穿孔设备根本贴不上去,导致药送不进去或者送不好。 面对这个难题,常凌乾和徐晔想到了剪纸艺术。他们提出了“器官定制化剪纸共形理论”,就像给器官量身定做一件合身的“电子外衣”。通过三维扫描器官的形状,然后智能生成最合适的外衣尺寸,保证这件外衣能完全贴紧在器官表面。他们做的实验表明,覆盖率超过了95%,完美解决了贴不紧和覆盖不够的问题。 POCKET这个柔性可植入生物电子器件就是按照这个理论造出来的。它一共有四层结构:第一层是纳米孔阵列薄膜直接接触组织;第二层是水凝胶储药层用来装药;第三层是银纳米线电极层负责发电场;第四层是柔性基底层起支撑作用。这四层结构通过飞秒激光精密加工成剪纸的样子,就能在卵巢、眼球或者肾脏这些复杂的表面上高度贴合。 这种贴合就像给细胞穿了件“电子外衣”。当你施加低电场时,纳米孔道就会产生电场聚焦效应,安全地把细胞膜打开一个小洞。同时孔道里形成的强电场梯度会驱动强大的电泳力,把药物或基因载荷送进细胞里的速度提高了近千倍。这样一来,低电压下就能高效又安全地把东西送进去了。 临床试验显示,这个POCKET平台技术为卵巢癌预防等精准治疗提供了新工具。它融合了柔性电子、微纳加工和无线供能技术,能让植入式器件精准操控还能长期工作。未来这技术还能用在肝脏、心脏和肺部等多个器官的疾病治疗上。 在国家自然科学基金杰青项目和科技部重点研发专项的支持下,常凌乾团队已经把这项技术从实验室做到了产业里。他们孵化的公司拿到了多轮融资,“Ultra-NEP超透仪”这款产品已经用在皮肤健康领域了。