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人工血液的诞生将为医学界带来福音

2016-12-13

人工血液作为粉末存储有一天将彻底改变急诊医学,为创伤的受害者提供更好的生存机会。

研究人员已经制造出了一种人工红细胞,能有效地获取肺部的氧气,并将其输送给全身各个组织。

这种人造血液可以冻干,更方便医生和医护人员解决不时之需,高级研究员Allan Doctor博士说。 他是华盛顿大学医学院一个至关重要的保健专家。

“这是一种看起来像辣椒粉的干粉,” Doctor说。“它可以在一个医生可携带的IV塑料袋、救护车或一个背包内存储一年或更长时间。 当他们需要使用的时候, 用无菌水冲洗袋子,混合,并在现场就可随时准备注入。”

人造血细胞,大约为正常红细胞大小的五十分之一 , 是由合成聚合物包裹的纯化人类血红蛋白制造, Doctor说。血红蛋白是血红细胞内的组分,携带氧气到达全身。

据估计,多达70%的战场上死亡是由于失血引起的冲击而非危及生命的重要器官受伤, Doctor说。此外, 在美国每年创伤死亡的人数中大约有20000人是由于到达处理中心之前失血导致的。

寻找一个人造血液代用品已经进行了80多年, 但是最接近之前的尝试在两个主要方面已经失败, Doctor说。

早期版本的人工血液可以捕获肺中的氧气,但之后不能有效地释放氧气到组织和器官中,他说。

“裸”血红蛋白和一氧化氮之间也有一个意想不到的反应,一氧化氮是由血管内皮释放的一种物质,使血管舒张和开放, Doctor说。

“血红蛋白消耗这些分子,导致血管收缩,” Doctor说。“当他们试图把裸血红蛋白放置入血液中时,导致了心脏病和中风。”

合成聚合物包裹的最新人造血细胞似乎解决了这两个问题, Doctor解释说。 涂层是由该研究的首席研究员, 伊利诺伊大学生物工程助理教授Dipanjan Pan研发的。

当血液穿过身体时聚合物表面对血液pH值产生化学反应,Doctor说。 当血液pH值较高时它捕获氧气, 当血液pH值较低它又释放氧气。

“肺部血液pH值高, 组织内较低, 在没有足够氧气的组织内甚至更低,” Doctor说。“通过将氧亲和力与血液pH值相关联,我们模仿正常红细胞的行为。”

聚合物涂层也可以防止血红蛋白与血液中一氧化氮的反应,从而防止危险的收缩血管,他补充说。

还有一个好处,因为聚合物涂层是“免疫沉默的”,人造血液可用于任何人,不管血型如何, Doctor说。

实验室对小鼠和大鼠进行的测试证明,人工红细胞可以有效地提供氧气给需要的组织,研究人员报道。

“我们用血液代用品替代了70%的血容量,” Doctor说。“这些小鼠区别于接受另一些小鼠输血的小鼠。”

除了紧急场合,人造血液还可以用来帮助保持捐赠器官在到达接受者过程中活着,以及补充医院心脏搭桥等复杂手术期间的常规血液供应,他建议。

然而,人造红细胞永远不会完全取代真实的红细胞, Doctor说。

一方面,它们不能像正常红细胞一样持续留在血液中。

“一个正常的红细胞循环周期大约是120天。 现在这个红细胞,我们设计的循环时间大约是三分之一天到半天,” Doctor说。 “我们可以操作,让它们循环好几天,但我严重怀疑我们能不能使它们达到正常红细胞的循环时间。”

这些人工红细胞设计的也只能运输氧气, 并没有正常红细胞所提供的其他很多功能。

其他功能包括对组织的抗氧化性保护,调节血液流动,帮助免疫反应,帮助形成血凝块和痂, Doctor和威斯康辛州血液研究所血液中心高级调查员Alan Mast说道。

“我更多的把这些看做人工氧载体,因为它们与正常红血细胞不一样,“过去的美国血液学会主席Mast说。 他没有参与这项新研究。 “红细胞可以做很多其他生理性的事情。”

尽管如此, Mast说这些人造细胞的发展还是“令人兴奋的”。

“这可以为受伤的士兵买来时间,直到他们能被送去医院,“Mast说。“在没有现成的血产品的农村地区或创伤性事件发生的地方这一产品也可能是有用的。”

不要指望它可以在任何地方都能很快获得, Doctor警告说。在推向人类测试之前它仍然需要在兔子和猴子身上测试。 在动物身上的研究结果常常无法在人类身上产生类似的结果。

“那是一个相当漫长的道路,可能需要10年时间我们才能确定它是否会在人身上起作用,” Doctor说。

这项研究的发现将于星期六在美国血液学会的年度会议上展示出来。在发表于同行评审的杂志上之前,这些研究结果通常被视为初步研究结果。来源:生物谷

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