撰文丨王聰
編輯丨王多魚
排版丨水成文
將治療藥物靶向遞送到內臟器官（例如用於促進器官損傷的癒合，或促進癌細胞凋亡），在許多疾病的治療中顯示出巨大前景。目前，主要的遞送方式依賴於循環，然而，這種模式效率低下，難以到達靶器官，難以穿透細胞膜，還存在着安全性和可控性的限制。因此，有必要開發精準、安全且高效的靶向器官藥物遞送新技術，以提高臨床治療效果。
這種無需電池、可植入內髒的「智能電子創可貼」，能讓藥物精準到達靶器官、高效穿透細胞膜，效率相比傳統方法提高 10 萬倍。這項技術不僅可用於治癒肝損傷和癌症等疾病，還能在體內篩選癌症轉移驅動基因，為精準醫療打開了全新可能。
傳統遞送方法的致命痛點
當前，針對內臟器官相關疾病的藥物遞送，高度依賴血液循環系統，但這種方式存在三大致命缺陷：
1、效率低下：血液中的藥物僅有 0.01% 能到達目標器官；
2、誤傷無辜：化療葯在肝臟積聚率高達 30%，引發嚴重副作用；
3、穿透困難：細胞膜如同銅牆鐵壁，大分子藥物難以進入。
納米快遞系統橫空出世
在這項新研究中，研究團隊開發了一種柔性可植入式電子貼片——nanofluid，其融合的三大黑科技實現了高效、精準遞送：
1、納米級電鑽頭：600 納米孔徑精準定位細胞膜，20 伏低電壓下，即可在細胞膜上開孔；
2、微通道葯庫：裝載dna/藥物的液體艙室，面積僅指甲蓋大小（直徑10mm）；
3、無線供電系統：電磁感應供電，無需電池植入（工作距離達5cm）。
nanofluid的設計及工作原理
nanofluid 貼片相當於在器官表面安裝了一個微型智能藥物庫，其納米孔-微通道-微電極結構能夠實現對細胞膜的安全、高效且精準的電穿孔，在 20 伏低電壓下即可向細胞內高效遞送有效載荷，與傳統擴散方法相比，遞送效率提高十萬倍。
動物實驗效果
肝損傷急救測試
• 存活率翻倍：貼片治療組 7 天存活率 100%，傳統凝膠治療僅 90%；
• 肝功能恢復：alt/ast 指標 3 天恢復正常，比對照組快 2 倍；
• 零疤痕癒合：膠原沉積量僅為傳統治療的 1/5；
乳腺癌精準打擊
• 腫瘤縮小 75%：局部藥物濃度比口服給葯高 30 倍；
• 全身零毒性：血小板、肝腎功能指標完全正常；
• 發現腫瘤轉移元兇：篩選出了腫瘤轉移關鍵基因——dus2。
nanofluid介導的基因文庫遞送篩選乳腺癌轉移驅動基因
通過在多種體內場景的評估，nanofluid 顯示出對肝臟急性損傷以及乳腺癌的有效治療，nanofluid 遞送的體內基因文庫轉染，幫助高效篩選出了乳腺癌的肺轉移關鍵驅動基因。從而驗證了 nanofluid 用於器官靶向遞送的有效性、安全性和可控性。
未來醫療新圖景
這項發表於 nature 的突破性技術，有望開啟三大應用場景：
1、癌症精準治療：直接滅殺腫瘤細胞，解決化療副作用；
2、基因療法革命：安全遞送 crispr 基因編輯工具或正確基因，修正遺傳缺陷；
3、器官再生工程：定點遞送生長因子，促進心臟/肝臟等器官再生；
總的來說，nanofluid 代表了一個創新的生物電子平台，用於將有效載荷高效、精準靶向遞送到內臟器官及細胞，以治療各種疾病，還可用於揭示生物學新見解。
據悉，該技術目前已在北京航空航天大學實現轉化，應用於醫學美容、皮膚創傷修復等領域，孵化了基於納米電穿孔的無創 ultra-nep 透皮導入儀，實現高效藥物遞送。
北京航空航天大學為該論文第一單位，北京大學第三醫院李默教授、北京航空航天大學常凌乾教授、伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校餘存江教授和香港城市大學于欣格教授為論文共同通訊作者。北京航空航天大學尹德東博士、北京大學第三醫院王攀博士、西北工業大學郝永存博士、蚌埠醫學院岳威博士、北京航空航天大學蔣欣然博士生為論文共同第一作者。
