2025年4月30日（北京时间），国际著名学术期刊《自然》（Nature）杂志在其官方网站上刊登了题为“A battery-free nanofluidic intracellular delivery patch for internal organs”的学术论文。该论文由北京航空航天大学、北京大学第三医院、西北工业大学等12家单位携手完成。我校机电学院郝永存副研究员为论文共同第一作者。

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

论文介绍了一种柔性可植入式电子贴片（NanoFLUID），它融合了柔性电子、微纳加工等前沿科技，具备无线控制、极致轻薄以及易贴附等优势，能够像创可贴一样便捷地贴附在生物体器官表面，精准地将药物送达靶器官部位以及细胞内部。该生物电子贴片独特的“纳米孔-微通道-微电极”三维结构，使其能够在低电压条件下安全地对细胞膜进行穿孔，并巧妙借助纳米孔道内产生的超高电场强度，将大分子或基因药物分子以超越传统递送速度的方式，安全、快速且高效地送入目标细胞之内（图1）。这一技术作为生物电子学领域的一项具有范式革新意义的突破，为内脏器官靶向治疗开拓了全新路径：其一，无源无线的创新设计，成功实现了对深部器官的精准干预；其二，打破了传统给药方式所面临的细胞膜屏障限制，显著提升了药物递送的时效性；其三，该平台技术展现出极强的拓展性，不仅可针对癌症、创伤等重大疾病开发新型治疗方案，还能作为研究工具，有力推动基础医学发现。

图1：NanoFLUID实现内脏器官精准给药

柔性可植入式电子贴片的设计和加工面临极大挑战，载药仓需同时满足小巧的体积、足够的药物装载量以及与无源电场模块完美连接的要求。研究团队尝试了多种方案，最终选择在载药仓内部设计多个微柱以形成微流道，并利用虹吸效应，实现了药物的快速装填与排出。我校郝永存副研究员与常洪龙教授在电子贴片的设计及制造方面倾注了大量心血，成功建立了“纳米孔-微通道-微电极”三维结构的电学、热学及力学模型（图2），有力证明了纳米孔通道能够安全、高效且精确地在细胞膜上穿孔；攻克了聚合物-金属多层微纳结构制造技术难关，并依托我校“空天微纳系统教育部重点实验室”的微纳制造平台，完成了电子贴片的精密制造（图3）。郝永存副研究员自2019年项目启动之初便投身其中，直至2022年投稿，期间器件的整体设计与加工工艺随着生物体内应用场景的拓展而不断更新完善。从2022年投稿到2025年被接收，又历经两年多的反复修稿打磨，这项重要成果才最终得以在《自然》杂志发表。

图2：柔性可植入式电子贴片的多物理场分析模型

图3：柔性可植入式电子贴片的部分微观结构

西北工业大学机电学院“空天微纳系统教育部重点实验室”成立于2011年，是国内较早开展微机电系统研究的单位之一。实验室面向航空、航天、航海，致力于实现装备的微型化、集成化、信息化。获得国家重大科学仪器设备开发专项，基础加强重点项目，民机专项，国家自然科学基金重点项目、面上项目等各类重点项目190余项，获国家技术发明二等奖3项，国家教学成果一等奖1项，省部级一等奖5项，二等奖19项，2024年入选国家级创新团队。近年来，实验室布局了医工结合、量子传感、分子制造等前沿方向，将为制造强国、航空强国建设作出新的贡献。

郝永存副研究员，现任“空天微纳系统教育部重点实验室”副主任。长期从事MEMS传感技术研究，聚焦微型传感器设计、微纳加工技术和多物理场耦合仿真等研究方向。主持国家自然科学基金、国家级军口项目等10余项；获陕西省科学技术一等奖、陕西省国防科学进步一等奖、陕西高等学校科学技术一等奖各1项；发表SCI学术论文30余篇、授权国家发明专利10余项。

（来源：机电学院；审核：常洪龙）