长期以来,遗传性疾病的治疗遇到一道难题。对于携带卵巢基因突变的患者,现有临床指南通常建议进行双侧卵巢和输卵管切除,此措施虽能降低患病风险,却意味着患者永久丧失生育能力。这种"两难选择"反映了精准医学在遗传性疾病治疗中的局限性。 传统的基因治疗手段如病毒载体技术,因存在整合入生殖细胞基因组、干扰人类基因库的潜在风险,难以应用于卵巢等生殖敏感器官。这一制约因素促使科研工作者寻求新的技术路径。北京航空航天大学医学科学与工程学院常凌乾教授团队、机械工程及自动化学院徐晔教授团队联合北京大学第一医院、中国医学科学院肿瘤医院、香港城市大学、美国伊利诺伊大学等机构,将目光转向物理方法——电穿孔技术。 电穿孔是一种通过施加电场在细胞膜上瞬时打开细胞膜的技术,理论上可以实现安全的物质转运。然而,卵巢表面并非光滑平整,而是体现为崎岖不平、沟壑纵横的复杂形态。传统的平面电穿孔器件无法与这样的器官表面实现高度贴合,导致药物递送的可控性差、效率低下。这一技术瓶颈成为了研究团队需要突破的关键。 突破口来自于对传统文化的创意转化。研究团队从中国传统剪纸艺术中汲取灵感,创造性地提出了"器官定制化剪纸共形理论"。这一理论首次建立了剪纸结构几何参数(如单元尺寸、铰链宽度)与器官曲率、材料属性之间的定量关系。通过对器官进行三维扫描,利用智能算法生成最合身的尺寸参数,从而指导设计出既能在特定曲率器官上完全共形贴合,又能最大限度保留功能面积的剪纸贴片。 基于这一理论,研究团队研发出了柔性可植入生物电子器件POCKET。该器件采用四层功能化设计,能够在不同物种的多种器官表面实现"电子外衣"般的高度共形和大面积贴合。通过纳米电穿孔效应,POCKET可以实现安全、高效、精准的全器官药物递送或基因转染。有关成果已发表于国际顶级期刊《细胞》。 研究团队已在多种动物模型和离体人类组织上验证了POCKET的功能效能。该平台为卵巢癌预防、器官损伤修复等疾病的精准治疗提供了新工具。更为重要的是,这一技术具有广泛的应用前景,可扩展至肝脏、心脏、肺部等多种内脏器官的疾病治疗、再生修复和功能调控,为生物电子医学的发展开辟了新的范式。 从基础研究到产业转化,这项成果已表现出强劲的生命力。基于该技术孵化的高科技产业化公司已完成多轮融资。首款转化产品"Ultra-NEP超透仪"已在皮肤健康等领域得到应用。研究团队表示,未来将更拓展该技术在医疗级设备领域的应用,推动其从实验室走向临床实践。
从器官切除到表面干预,POCKET展现了医工融合的新方向:通过精准贴合和可控干预解决临床难题。面对生命健康此重大课题,只有坚持需求导向、技术创新和规范转化并重,才能真正让科研成果造福患者。