我国科学家为器官穿上“智能电子衣”：灵感来自“剪纸”，帮助精准可控给药

东苑

据新华社报道，北京航空航天大学、香港城市大学、北京大学第一医院、中国医学科学院肿瘤医院等多家机构合作，研制出一种超柔性生物电子贴片。



它就像一件“智能电子衣”，可紧密贴合在肾脏、卵巢等形状不规则的器官表面，实现“哪里有病贴哪里”，完成药物“点对点”高效递送。相关成果 1 月 27 日在国际学术期刊《细胞》上发表。



团队从传统“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”。该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，为器官进行“三维扫描”，并“智能生成”最合身的外衣尺寸，从而指导设计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积的剪纸贴片，有效覆盖率＞95%，攻克了“高共形”与“高覆盖”不可兼得的难题。



该器件采用四层功能化设计：与组织直接接触的纳米孔阵列薄膜、用于负载药物的水凝胶储药层、负责电场分布的银纳米线电极层，以及起封装支撑作用的柔性基底层。

这四层结构通过飞秒激光精密加工，被赋予定制化的剪纸拓扑，从而能够在不同物种的多种器官表面 —— 如卵巢、眼球、肾脏 —— 实现高度共形、大面积的贴合。

这种“电子外衣”般的紧密贴合，使得器件底层的纳米孔与目标细胞形成精准的空间并列。在施加低电场时，高阻抗的纳米孔道产生显著的电场聚焦效应，在细胞膜局部可逆、安全的打开细胞膜。同时，孔道内形成的高强度电场梯度会驱动强大的电泳力，将药物或基因载荷的递送速度提升近千倍，从而在低工作电压下同步达成高效率、高安全性的细胞内递送 —— 实现 “纳米电穿孔”效应。



这一技术为卵巢癌预防、器官损伤修复等疾病精准治疗提供了新工具，通过融合柔性电子、微纳加工、无线供能等技术，实现了植入式器件的精准操控与长效工作，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，为未来生物电子医学的发展开辟了新范式。

在国家自然科学基金杰青项目和科技部重点研发专项的持续支持下，北京航空航天大学常凌乾团队成功实现了“NEP 纳米电穿孔”技术从实验室到产业的跨越。基于该核心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”已应用于皮肤健康等领域。未来，团队将进一步拓展其在医疗级设备领域的应用。

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