药物递送作为药物开发的“最后一公里”，充满了层层挑战：皮肤角质层作为药物递送的天然屏障，只有少部分符合特定理化性质的小分子（<500Da） 药物可以经皮运输，而大分子药物无法透皮；核酸/基因类药物，采用常规的体循环递送方法，面临诸多临床问题：1）在向靶器官递送大分子药物（如核酸）时，靶向效率低，易滞留于非靶器官，副作用强；2）向靶细胞内导入药物时细胞损伤大、可控性差。
图1：常见的细胞内分子递送技术，包括病毒、化学和物理学方法
北京载愈生物作为一家致力于细胞基因治疗的医疗器械公司，始终坚持创新追求质量，通过纳米电穿孔递送技术，打造多方向实验平台，在北京航空航天大学生物医学工程教授，国家高层次青年人才常凌乾教授带领下，运用独特的“纳米电穿孔技术”将科研成果转化打造为产品，用以实现高效、安全、剂量可控的基因转染以及药物递送，可广泛应用于三个领域：透皮给药平台——美容导入仪、II类医疗器械医美导入仪、III类医疗器械透皮给药仪；体外电转平台——高端科研，药物筛选、细胞治疗CDMO（CAR-T，iPSC）、治疗性外泌体生产；体内电转平台——核酸疫苗递送、体内基因编、罕见病治疗、肿瘤预防、实体瘤局部给药。
北京载愈目前已经进入产业化运作阶段，已完成透皮实验平台的搭建（对大分子、玻尿酸、小分子以及美容精华的递送验证）、透皮给药仪器的开发（与富士康集团就透皮给药仪器开发形成战略合作）、多管线团队组建（芯片、透皮给药验证，核酸疫苗及体内基因递送）。现阶段开发成型的产品有两款：纳米电导入美容仪、电转仪。
图2：载愈第一代纳米电穿孔美容仪
图3：载愈第一代纳米电穿孔电转仪及电转芯片外观
纳米电导入美容仪采用结合柔性可穿戴技术的柔性纳米电穿孔芯片，突破当前在基因转染方面出现的各类问题，实现对皮肤等组织器官的贴附给药及基因转染，适用于医美分子、难导入分子透皮给药及肿瘤局部基因治疗。同时，同类产品搭载纳米电穿孔芯片的电转仪可用于体外基因转染，对难转染细胞及大分子核酸及蛋白转染有很好的转染效果，如CAR-T、CAR-NK细胞治疗药物生产的关键环节。
图4：载愈第一代纳米电穿孔美容仪透皮分子导入示意图
载愈纳米电导入美容仪原理是将电场精准聚焦于胶质细胞膜或角质磷脂层上，打开角质磷脂双分子层，通过纳米通道内强电泳将带大分子物质递送入皮肤内，实现美容精华的精准递送。与各种类型的美容产品（化学促渗、离子电渗透、微针）相比较，纳米电导入美容仪在安全性、穿透效率、递送能力、可控性、便利性、成本等方面有更高的优势。
第一，递送快速、高效，两分钟内直达真皮层；
第二，360度浸润，通过电参数，精确控制递送到皮下细胞的层数；
第三，其递送修复理念为递送营养分子直接进入细胞内，呵护细胞，不改变细胞自然生长周期（市场上绝大多数基于电刺激、射频、近红外类型美容仪，只关注促细胞生长和分泌相关蛋白，并不会对细胞补充营养分子，无法做到细胞呵护；物理场刺激细胞，长期使用，还有可能激活细胞异常基因，导致病变）；
第四，360度浸润，均匀递送到真皮层细胞。
载愈纳米电导入美容仪能够满足目前人们对产品的各类需求且更关注细胞的健康生长，给予细胞充足的营养成分，切身为客户着想。相信在不久，载愈纳米电导入美容仪能够到达用户手中，让每一个爱美的你收到满意的答卷！
细胞电转染（电转），也叫细胞电穿孔，是把外源大分子物质DNA、RNA、siRNA、蛋白质等以及一些小分子导入细胞膜内部的重要方法。电转市场在近些年一直居高不下，据Coherent Market Insigts预估，全球电转市场2021年为7.69亿美元，到2028年达到10.32亿美元，CAGR约为4.4%。该数据未计入细胞治疗生产设备需求，若考虑未来细胞治疗需求，电转设备市场将远大于该预估值。
电转的关键是电极结构并精确控制电场强度和持续时间，在减少对细胞伤害时提高转染效率。载愈电转设备同时满足了这两个条件，与市场上的电转仪对比更加具有优势地位。其利用纳米通道结构精准聚焦电场于细胞表面，使细胞膜（生物膜）表面打开与纳米孔直径相当的亲水性通道，通过纳米孔两端电压加速药物分子通过介电泳的方式进入细胞，可以实现高效，安全，精准可控的活细胞大分子递送及转染。现已实现的细胞转染实例——递送基因序列超过8kb的CAR-T基因质粒，针对原代NK细胞，商用电转设备达到20% 的转染效率，而纳米电穿孔芯片达到70%的递送效率，同时保证90%以上的细胞存活率！
图5：载愈第一代纳米电转仪转染Hep细胞结果
现阶段创新性体外转染方案主要有纳米硅针技术、物理挤压技术等，虽然能够利用MEM技术/物理挤压等技术实现对细胞的转染，但是也有其不足的地方，比如纳米针工艺复杂、生产成本极高、使用时易造成针尖断裂、挤压易造成通道内管堵塞等问题。载愈纳米电转仪，成功避免这些问题——使用锂电池充电模块，使生产成本降低；无需使用电转液，成本低且普适性高；使用电压低（15-40V），细胞活性高损伤减少；体积小，可与多种上下环节设备集成；工艺开发成熟，使用方便。
图6 载愈第一代纳米电转仪和其他市场产品的性能对比
体外电转目前在可以广泛应用在科研院、企业科研研发以及抗体药物生产，在未来可以应用于同种异体CAR-T、iPSC诱导多功能干细胞疗法、TCR-T、地中海贫血等疾病治疗中。后续，载愈还计划推出更有优势的产品——高通量流式电转设备，采用微流控的芯片和流体驱动控制系统，可以实现细胞一边流动一边电转的功能，有效的解决了电转通量的问题。
图7：载愈第二代纳米电转仪——流式高通量细胞CDMO电转系统
载愈电转设备不仅在体外有效，而且在体内转染也具有其特殊势：现有非LNP核酸疫苗递送手段主要有两种，高压气流递送（ZyCov-D）——将DNA注入皮下组织，通过胞吞的方式进入细胞，但转染效率低，抗原表达不稳定，甚至出现质粒残留在细胞间隙，进入循环系统等问题；在体注射电穿孔（Inovio）——使用其独创的Cellectra®注射电穿孔递送DNA质粒疫苗，批次之间抗体表达水平差异性大，易引起全身性免疫副作用或脱靶等严重反应。
针对上述问题，纳米电穿孔芯片直接递送核酸疫苗进入表皮层细胞，无需其他添加成分，具有如下优势：第一， 转染效率高，是在体注射电穿孔10倍以上，高压气流法100倍上；第二， 使用剂量低，且大部分质粒直接进入细胞内，降低整合进基因组及脱靶等副作用风险；第三，无需任何外源性载体和佐剂，降低核酸疫苗生产成本（同时适用于mRNA疫苗递送）。
纳米电转染核酸疫苗有效的递送方式并能有效的募集激活皮肤中的APC细胞。其一，通过纳米电转染技术直接透皮递送核酸疫苗（DNA疫苗，mRNA疫苗）的方式，实现原位招募并激活抗原呈递细胞（APC），诱发机体产生长期、高效的特异性免疫反应，提高机体的自我保护能力。其二，纳米电转染技术有效地募集了树突和巨噬细胞并高效递送，使得细胞表面抗原呈递分子MHC-I和协同共刺激分子CD80和CD86的升高，实现自身免疫系统的激活。
图8：载愈纳米电穿孔技术用于核酸疫苗原位递送
在体内基因递送方向上，形状器件大小可调的柔性芯片可以避免像非病毒纳米颗粒递送系统（LNP等）易被肝脏清除，其器件形态，大小可根据器官形态定制，使用NFC无线供电，无需内置电源，且可贴附于体内器官及肿瘤，可通过微创手术，使用腔镜/手术机器人操作芯片递送或直接植入于器官上并在体内降解，成功解决手术治疗的一大难题！
载愈生物电转仪填补国内精确电转染设备领域的空白，未来，载愈生物将用电转染技术助力攻克各类难题，为改善人类健康，提升中国科研、医疗设备的全球竞争力，做一家为社会创造价值的世界一流生物医疗仪器制造商。