
1月27日,国际顶级学术期刊Cell(《细胞》)在线刊发一项重大医工交叉研究成果,为卵巢、肾脏等结构复杂器官的精准诊疗难题,开出了全新“解题良方”。该研究由北京航空航天大学作为第一完成单位牵头,河北工业大学、北京大学第一医院等单位携手攻关,河北工业大学生命科学与健康工程学院青年教师杜腊梅为共同第一作者。这是河北工业大学首次以共同第一作者单位登上Cell,标志着学校在医工交叉前沿领域实现历史性跨越,斩获里程碑式突破。

在临床治疗中,卵巢、肾脏等“形态各异”的复杂器官疾病诊疗,长期面临精准药物递送的技术挑战。传统口服、静脉注射等给药方式,如同“大水漫灌”般粗放,药物需辗转漫长路径才能抵达病灶,不仅递送效率大打折扣,还可能“误伤”健康组织;现有局部递送方案,要么因设备“体型笨重”无法与器官“亲密贴合”,要么为追求柔性采用蛇形等高孔隙结构而“舍弃”有效接触面积,始终难以满足临床精准诊疗的核心诉求。
面对这一行业痛点,杜腊梅与北京航空航天大学教授徐晔、常凌乾等科研团队协作,从中国传统剪纸艺术中“汲取创新养分”,创新性构建起“器官定制化剪纸结构共形设计理论”。该理论首次以有效面积覆盖率为核心优化指标,搭建起剪纸结构单元尺寸、材料力学属性与器官曲率之间的“精准桥梁”,通过器官三维扫描,就能为不同形态、不同曲率的器官“量体裁衣”,让贴片对复杂器官的覆盖率突破95%,从根本上破解了传统器件贴合性与有效接触面积“鱼和熊掌不可兼得”的行业困局。

依托这一理论突破,联合研究团队成功研制出POCKET柔性可植入生物电子器件,宛如为器官量身打造的“电子外衣”。该器件集成纳米孔阵列、水凝胶储药层、银纳米线电极及柔性基底层等核心模块,经飞秒激光精密加工赋予定制化剪纸结构,与复杂器官表面的贴合度高达95%以上。借助这种“贴身相拥”的共形接触优势,结合器件底部的纳米孔阵列,可在局部施加低电压电场,通过“纳米电穿孔”效应精准“叩开”靶细胞通道,实现药物“点对点”精准递送,同时对非靶细胞“秋毫无犯”,大幅提升了药物递送的精准度、效率与安全性。

多项动物实验充分验证了该成果的临床适用性与可靠性:在模拟人BRCA1基因突变的卵巢癌预防模型中,该器件成功将功能性基因精准“送达”卵巢表面上皮细胞,既显著降低癌变风险,又同步改善卵巢功能、唤醒生育能力,为携带遗传突变的女性送上“保卵巢、防癌变”的健康福音;在肾脏缺血再灌注损伤模型中,POCKET器件实现抗炎药物的局部长效“缓释补给”,在高效推动肾脏修复的同时,几乎完全规避了传统全身给药带来的严重副作用,为肾脏损伤治疗开辟了新路径。
此次研究成果不仅彰显了我国医工交叉领域的原始创新“硬实力”,更为发展面向器官精准诊疗和再生修复的生物材料、生物器件及新技术方案,点亮了全新的前行灯塔。学校将以此次突破为契机,持续深化跨学科合作,聚焦临床核心需求啃下“硬骨头”、攻克技术瓶颈,以生物医疗器械原始创新为精准医疗发展注入强劲动力,为提升我国精准医疗水平、守护人民生命健康贡献更多“河工智慧”与坚实力量。
