人工合成血液-實驗耗材

一、人工合成血液-實驗耗材的概念和必要性

長久以來，血液資源一直緊張，缺口很大；在發(fā)生戰(zhàn)爭或一些重大災害時，血液的供應尤其難以得到保證。早在“二戰(zhàn)”時，由于戰(zhàn)場條件惡劣、缺乏充足的血源供應，而且也沒有時間和條件來驗對血型，因此，至少有50%以上的負傷人員由于沒有得到及時輸血搶救而死亡?，F(xiàn)在，臺風、海嘯、地震等突發(fā)災害也常常造成大量人員死亡，其中無法及時輸血搶救是原因之一。近年來由于戰(zhàn)爭，嚴重的自然災害等原因，對血液供應的要求量增大，僅靠血庫供血難以滿足需求。于是，多年來，人們一直探索能否研制出一種血液代用品，在緊急時刻不需驗對血型即可直接使用，而且可以長期保存以備急需。

人工血液也稱人工替代血液，是利用和血紅蛋白相同的加工處理方法，維持血壓不變，在扮演搬運各種物質較色的白蛋白中放入 血紅素分子，制成白蛋白血紅素，這就是人工血液。

二、人工血液的研究進程

1966年，美國科學家克拉克發(fā)現(xiàn)，在含碳氟化合物的容器里有只老鼠，當他取出老鼠并排除其呼吸道中的液體時，老鼠竟然蘇醒了。出于好奇心，克拉克有意在這類液體里放入老鼠，幾小時后取出，結果大大出乎他的意料：老鼠奇跡般的復活了。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，這種液體溶解氧氣和二氧化碳的能力分別是水的20倍和3倍?？死藦闹械玫絾l(fā)：可以用這種液體來代替血液。

1979年，一種新型的氟碳化合物乳劑作為人造血液，*在日本應用于人體單腎臟移植手術，并取得成功。時隔不久，美國也報道了人造血液給一位信仰宗教、拒絕輸血的老人治療血液病獲得成功。這種奇妙的人造血液，是白色的；不分血型，不管哪種血型的人都能使用。

1980年8月6日，中國人造血液的研究在上海獲得成功。這是中國科學院上海有機化學研究所和的科學工作者經(jīng)過5年的研究而試制成功的。人造血液是氟碳化合物在水中的超細乳狀液。這種奇妙的白色血液注入人體后，同人體正常血中的紅細胞一樣，具有良好的載氧能力和排出二氧化碳的能力，可以說，它是一種紅細胞的代用品。氟碳化合物像螃蟹的螯那樣，能夠把氧抓住，在人體里再把氧氣放出來，進行人體里的特種氧化還原反應。它的生物化學性質十分穩(wěn)定，不管哪種血型的人，都能使用人造血液。

庫珀教授是歐洲血液代用品工程中的成員，這個組織成立于兩年前，專門研究人造血液。這項工程的研究人員分別來自英國、丹麥、法國、荷蘭、意大利、瑞典和匈牙利，他們集中精力研究血紅蛋白替代品。美國比普勒公司已經(jīng)研發(fā)出一種叫作“Hemopure”的新產(chǎn)品，并且在世界艾滋病感染率很高的南非投入使用，只是還沒被獲準在美洲和歐洲使用。“Hemopure”使用了從牛血中提取的血紅蛋白，考慮到牛海綿狀腦病感染因素，這種新產(chǎn)品更難被美國和歐洲接受。血紅蛋白可從過期的捐獻血液、牛的血液甚至植物和真菌中提取。然后對它進行改良，確保注入體內后它能保持穩(wěn)定。因為血紅蛋白不包括能讓血液形成不同類型的分子，因此，相同的血紅蛋白代替品可以應用到不同病人身上。而且它可以被放在室溫下保存，運輸也很方便。

歐洲研究員還把目光聚焦在以血紅蛋白為基礎的產(chǎn)品上時，美國已經(jīng)轉向了另一人造血液來源———一種被稱作六氟化硫的聚四氟乙烯類型的人工合成液體上。六氟化硫可消溶大量氧氣，造價便宜，易于制作，并且儲藏簡單。但在操作過程中，病人需要通過特定面具吸入的氧氣，這就意味著在醫(yī) 院以外的環(huán)境下使用這種物質的可能受到限制。

2011年，英國科學家利用干細胞制造的人造血液可能在兩年內在人類身上試用。據(jù)悉，這種人造血不會感染，并可適用于所有血型的人員。研究人員表示，人造血投入使用將改善醫(yī)院的血液緊缺狀況，讓病患獲益。人們還可以利用人造血，在戰(zhàn)地或車禍現(xiàn)場挽救更多生命。此外，心臟移植病人和癌癥患者也能受益。此項研究是在英國愛丁堡大學和布里斯托大學進行的。造血干細胞素來有血液中的“圣杯”一說，愛丁堡大學教授馬克·托納表示，希望能用造血干細胞制造出O型陰性血，這種血型可適用于98%的人群。

2013年，羅馬尼亞科學家研制出一種人造血液—由水、無機鹽以及一種深海昆蟲體內提取的蚯蚓血紅蛋白合成的材料，可短時間替代血液實現(xiàn)氧氣和二氧化碳交換代謝。這一成果如果得以成功推廣應用，則有望緩解血庫的供給短缺，甚至避免血液污染的風險，同時通過化學修飾，實現(xiàn)對氣體的高溶解度，避免氣泡的產(chǎn)生，大大提高輸血的適用范圍和臨床功效。

2013年12月，日本研究人員成功利用干細胞培育出能夠攜帶氧的紅細胞，在此基礎上有望大量培育用于輸血的紅細胞，幫助醫(yī)療系統(tǒng)緩解用血緊張狀況。

研究發(fā)現(xiàn)雖然成熟的紅細胞不能自我復制，但其發(fā)育過程中的“半成品”——紅系祖細胞具有復制能力，他們發(fā)現(xiàn)有兩個基因對紅系祖細胞的復制和成熟發(fā)揮重要作用。將這兩個基因導入誘導性多能干細胞和胚胎干細胞中后，成功培育出在實驗室中幾乎可以無限復制增殖的紅系祖細胞，并使它們成功分化為成熟的紅細胞。分化出的紅細胞中大部分都是胚胎血紅蛋白，與成人血紅蛋白不同，但研究人員證實這些血紅蛋白有攜氧能力，并能在輸血后在實驗鼠體內循環(huán)。

三、人工血液的種類

人造血液主要有三種：

（1）人工合成的血紅蛋白；

（2）用天然血紅蛋白制成的人工紅血球；

（3）人工合成具有攜氧功能的氟碳化合物。氟碳代血液是由全氟化合物組成的膠體超微乳劑，具有良好的攜氧能力，在一定濃度和氧分壓條件下，其氧溶解度為水的20倍，比血液高2倍。作為人工血應用較好的氟碳化合物有全氟正丁基呋喃、全氟、氟列昂E4、全氟萘烷、全氟甲基萘烷，全氟三丙胺等。