能贴合器官表面的智能“外衣”，灵感来自剪纸艺术

发布者：云淡风轻 2026-1-30 10:05

当中国传统剪纸艺术的智慧，遇上现代医学科学与工程，会碰出怎样的火花？

记者从北京航空航天大学获悉：北京航空航天大学联合北京大学第一医院、中国医学科学院肿瘤医院、香港城市大学等单位，从剪纸艺术中获得灵感，研发出一款柔性可植入生物电子器件（以下简称“电子器件”），如同一个智能“外衣”，可以通过个性化定制，完美贴合于复杂形状的器官表面，并通过“纳米电穿孔效应”，完成药物“点对点”高效递送。

相关成果1月27日发表在国际学术期刊《细胞》上，这也是北航作为第一完成单位在该期刊上发表的首篇论文。

图为北航科研团队等研发的智能“外衣”实物。（北京航空航天大学供图）

研究的初衷，源自一个临床难题：对于遗传性卵巢基因突变的患者，临床指南一般建议切除双侧卵巢和输卵管，以避免癌症发生，但这意味着永久丧失生育能力。现有的基因治疗技术，因存在干扰人类基因库的潜在风险，在卵巢这类敏感器官上应用被视为“医学禁区”。

真的没有别的办法吗？研究团队将目光转向物理方法——电穿孔，即施加电场在细胞膜上，瞬时打开细胞膜，理论上可为药物递送开辟通道。然而，卵巢等器官表面沟壑纵横，传统电穿孔器件无法紧密贴合，导致药物递送可控性差、效率低，无法从根本上精准治疗。

面对这一难题，北航医学科学与工程学院常凌乾教授团队，联合机械工程及自动化学院徐晔教授团队，在剪纸艺术中汲取灵感，创造性地提出“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智能“外衣”，有效覆盖率超95%。

据介绍，这一电子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实现高度共形、大面积的贴合。”常凌乾说。

该研究成果已展现出变革性的治疗潜力。在小鼠实验中，研究团队结合电子器件高度空间控制能力，创立了一套在卵巢上的治疗策略。令人振奋的是，治疗后小鼠的卵巢内分泌功能、卵子质量及生育能力均得到恢复，并产下了健康后代。

在另一项针对肾移植后肾功能不可逆的实验中，包裹在肾脏上的电子器件能够持续、稳定地递送抗炎药物。同时，几乎完全避免了口服激素引发的骨质疏松、免疫力下降等全身性副作用，展示了电子器件在慢性病管理中的优势。

“未来，成果有望扩展至肝脏、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，为更多患者提供个性化、微创化的医疗解决方案。”常凌乾说。

此外，该项研究的重要技术——“纳米电穿孔”已成功实现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。首款转化产品已应用于皮肤健康等领域。

(来源:人民日报客户端)

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