在美国，有超过3000万的成年人遭受着由骨关节炎引起的使人虚弱的疼痛、僵硬和关节肿胀。骨关节炎是由于软骨(我们骨骼之间的结缔组织和缓冲组织)的破坏而引起的。
有一些药物可以治疗这些症状，防止软骨断裂，在某些情况下，甚至可以恢复关节功能。
但将这些药物植入软骨一直是一个挑战。
东北大学的研究员毕姆卡·巴耶佩伊认为她有解决办法:生物电。
东北大学生物工程学助理教授巴杰派伊(Bajpayee)表示:“我们正在利用人体内部的电场，将药物对准特定的组织口袋。”
照片由鲁比·沃罗/东北大学拍摄她说，现有的疾病修饰性骨关节炎药物可以产生巨大的影响，但它们不能有效地达到关节内细胞的目标。许多人随着年龄的增长而患上关节炎，但它也可能是由创伤性身体损伤或反复弯曲、举重和高强度运动引起的。
Bajpayee说，如果人们在遭受创伤后立即服用治疗疾病的骨关节炎药物，就可以防止他们患上骨关节炎。受益的人群包括年轻、健康的运动员和军人，他们在赛场或战场上软骨撕裂、关节脱臼、韧带受伤。
“这些患者有50%到80%的机会患上骨关节炎，”Bajpayee说，他从国防部、美国国立卫生研究院和制药公司那里获得了资金，用于开发治疗和诊断骨关节炎的新方法。“这通常是一个年轻而活跃的患者群体。你不能对它们做关节置换。他们太年轻;他们还有很长的路要走。这是最好的选择。”
为了让这些药物进入软骨，它们必须通过名为aggrecans的带负电荷的宏观结构，这种结构像棕榈叶或瓶刷一样向外竖立。你越深入软骨层，aggrecans就越密集。
使治疗癌症、基因疾病和病毒感染的药物更加有效
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Bajpayee说，aggrecans越紧密，药物分子就越难到达软骨。所以她用一个简单的理论把过去阻碍药物输送的障碍变成了恩惠:异性相吸。
阿格列康有一个负电荷，可以防止它们互相接触，就像磁铁互相排斥一样。通过将疾病修饰性骨关节炎药物与阳性多肽或蛋白质结合，Bajpayee利用相反吸引理论将它们吸引到带负电荷的aggrecans折叠中。
让粒子吸引阿格列康是一回事。让他们行动起来，让他们朝着正确的方向前进，是另一回事。关键是要找到适合分子大小的合适电荷水平，这样结合就更像冰箱磁铁而不是超级磁铁:可逆的。
“带正电荷的药物发现带负电荷的GAG并与之结合，”Bajpayee说，他指的是糖胺聚糖，它是聚合蛋白聚糖结构的一部分。“但它的强度足够弱，所以这种结合是可逆的，它可以解除束缚，扩散，或者往下移动。找到另一个绑定站点，绑定，解除绑定，然后继续。”
她实验室的一些最新发现发表在《生物材料学报》和《自然风湿病学》上。
就像拉链的牙齿，或者豪猪羽毛笔的凹槽一样，这种脆弱的、可逆的结合使得带电药物能够穿透并穿过组织。Bajpayee说:“这是对如何看待药物递送的一个范例转变。”
Bajpayee最近获得了美国国立卫生研究院(NIH)生物医学成像与生物工程研究所(National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering)颁发的“美国国立卫生研究院开拓者奖”(the NIH trailblazer award)，她利用自己的基于电荷的传输平台，将细胞来源的细胞外囊泡传输到带负电荷的软骨中，用于药物传输。
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