來源：北京大學醫學部

近日，北京大學第三醫院李默教授團隊與北京航空航天大學常凌乾教授團隊、美國伊利諾伊大學香檳分校余存江教授團隊及香港城市大學于欣格教授團隊合作在 Nature 期刊在線發表了題為「A battery-free nanofluidic intracellular delivery patch for internal organs」的論文，通過「 醫-工-化 」大交叉模式實現重大疾病關鍵因子篩選、提出靶向治療新策略。

在疾病治療領域，實現藥物、基因或治療分子的精準器官靶向遞送，是生物醫學工程面臨的重大科學挑戰。當前遞送系統需要克服多重生理屏障，包括血管內皮的選擇性滲透、器官特異性微環境的異質性，以及細胞膜自身的生物物理限制。傳統方法主要依賴全身血液循環遞送，但受限于藥物分布動力學和網狀內皮系統的清除作用，往往導致遞送效率低下、脫靶效應顯著，以及劑量可控性差等問題。

研究表明，靜脈注射的納米載體僅有不足 2% 能夠到達目標組織，絕大部分藥物分子被肝臟、脾臟等單核吞噬系統捕獲或經腎臟代謝清除。此外，病毒載體雖然轉染效率較高，但存在潛在的免疫原性和基因組整合風險。對于深層器官（如胰腺、心臟或肝臟）的靶向遞送，現有技術仍難以突破毛細血管內皮屏障和細胞外基質的阻礙，嚴重限制了治療效果和臨床應用。

NanoFLUID 的設計及工作原理

該論文研發的 NanoFLUID 貼片采用無電池、無芯片的柔性設計，其力學性能匹配柔軟的內臟器官組織，可無縫貼合于肝臟、乳腺等器官表面，實現高度定制化的靶向遞送。其獨特的 「 納米孔-微通道-微電極 」 結構，通過微尺度流體動力學調控與電場協同作用，能夠在低電壓（僅 10V）條件下，安全、高效地電穿孔細胞膜，使藥物或基因的胞內遞送效率較傳統擴散方法提升高達數萬倍。實驗證實，該技術對細胞存活率的影響低于 5%，同時可實現單細胞精度的遞送調控。這一技術不僅突破了傳統遞送的物理和生物屏障，更在精準度和可控性上實現了質的飛躍，為器官靶向治療提供了可定量、可編程的新型技術平臺。

NanoFLUID 篩選腫瘤轉移驅動因子及其靶向治療

研究團隊在多種疾病模型中驗證了 NanoFLUID 的突破性性能。在肝臟急性損傷修復實驗中，該技術顯著提升了治療分子的遞送效率，加速了組織再生；在乳腺腫瘤模型中，不僅實現了精準建模，更展現出高效低毒的治療優勢。尤為重要的是，團隊創新性地采用 NanoFLUID 介導的基因文庫共轉染技術，在活體水平系統篩選定義了乳腺癌轉移的關鍵驅動因子。通過高通量測序和生物信息學分析，首次發現肺特異性轉移驅動基因 DUS2，該基因通過促進腫瘤細胞的蛋白質（包括 70 余個轉移相關蛋白）翻譯效率，顯著促進腫瘤細胞在肺部的定植和生長。這一發現不僅揭示了腫瘤轉移的器官趨向性分子機制，更為開發針對不同轉移灶的特異性治療靶點提供了全新思路。

https://www.nature.com/articles/s41586-025-08943-x

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