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福州科研力量联动北航:剪纸灵感打造器官“智能口袋”,助力精准基因递送

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近日,国际顶级期刊《细胞》在线刊发一项突破性成果:北京航空航天大学常凌乾教授(福建籍学者,长期与福州大学生物医学工程团队保持技术协作)与徐晔教授联合攻关,成功研制出一款基于剪纸结构的柔性生物电子器件。该成果由北航医学科学与工程学院、机械工程及自动化学院牵头,联合北京大学第一医院、中国医学科学院肿瘤医院、香港城市大学及美国伊利诺伊大学等单位完成,并在福州新区生物医药产业协同创新中心开展部分临床前验证工作。

这款被形象称为“智能口袋”的植入式器件,可依据器官三维形态个性化定制,实现95%以上表面覆盖率,完美贴合卵巢、眼球、肾脏等高曲率器官。其核心突破在于利用纳米电穿孔效应,在不损伤生殖细胞的前提下,对卵巢表面体细胞实施安全、可控的基因转染——为携带BRCA1/2突变的福建女性患者提供了保留生育功能的新可能。

福州科研力量联动北航:剪纸灵感打造器官“智能口袋”,助力精准基因递送(图1)

传统电穿孔设备受限于平面结构,难以适配卵巢表面复杂的沟回地形,导致递送效率低、靶向性差。研究团队从中国传统剪纸艺术中汲取灵感,首创“器官定制化剪纸共形理论”,首次建立剪纸单元尺寸、铰链宽度等几何参数与器官曲率、材料力学性能之间的定量模型。通过三维扫描建模与智能算法生成,为不同个体器官“量体裁衣”,真正实现高共形性与高功能面积保留的统一。

器件采用四层异质集成设计:最内层为纳米孔阵列薄膜,直接接触组织;中间嵌入水凝胶储药层用于药物缓释;第三层银纳米线电极精准调控电场分布;最外层柔性基底提供机械支撑与生物封装。所有结构均经飞秒激光微纳加工成型,赋予其跨物种、跨器官的普适适配能力。

福州科研力量联动北航:剪纸灵感打造器官“智能口袋”,助力精准基因递送(图2)

该平台融合柔性电子、无线供能与微纳制造技术,已在肾小管修复实验中证实:相比口服激素治疗,局部递送显著提升修复效率,同时完全规避骨质疏松、免疫抑制等全身副作用。未来可拓展至肝、心、肺等多器官疾病干预,在福州建设国家区域医疗中心进程中,有望加速落地为闽东北地区首台自主知识产权的智能植入式治疗装备。

项目获国家自然科学基金杰出青年科学基金及科技部重点研发计划持续支持。目前,团队正依托福州高新区生物医药产业园推进GMP中试,推动技术从实验室走向临床应用。

摘要:北航团队联合多方研发出剪纸结构柔性生物电子器件,实现器官表面95%以上高共形贴合与精准基因/药物递送,为卵巢癌预防及慢性器官损伤修复提供新路径。

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SEO描述:福州深度参与的北航科研团队研发剪纸结构生物电子器件,在福州新区完成临床前验证,实现卵巢等复杂器官95%+高共形贴合与精准递送,推动福建柔性医疗器件产业化。

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