人造血粉來了 方便攜帶好保鮮

2020-11-25 千龍網

自1982年歷史上首個人造心臟植入手術以來，人造器官已經被廣泛應用到了臨床中。對於我們身體內那些壞掉或者磨損的「零件」，醫生和科學家們找到了許多可以接管的「小配件」。例如，人工心臟就是一個輸送血液的機械泵。同樣，全膝關節置換術中，醫生用金屬和塑料代替了骨骼和軟骨。

近日，美國哥倫比亞廣播公司新聞網對另一人造替代品——新一代的人造血進行了報導。這種粉狀的人造血或許有一天能徹底改變急救醫學，並為受創傷的患者提供更好的生存機會。

以備不時之需

「這種人造血看起來像一包辣椒粉。」華盛頓大學聖路易斯醫學院急救護理專家、高級研究員艾倫·道克託博士這樣形容，「它可以裝在袋子中，裝備到救護車上，或者放進醫生們的背包內隨身攜帶，這種人造血粉可以保鮮一年甚至更久。當醫生需要使用時，可以將這袋血粉和無菌水混合在一起，接下來就可以直接為患者輸血了。新型人造血粉中的人造血細胞是正常血紅細胞大小的五十分之一，它將淨化過的人類血紅蛋白包裹上一層合成聚合物塗層。血紅蛋白是血紅細胞的一個重要組件，負責為全身輸送氧氣。」

研究人員估計，戰場上高達70%的死亡率是由於失血過多造成的休克，而非重要器官受到致命傷害。僅在美國，每年就有2萬例的創傷死亡是由於患者被送到治療中心前就已大量失血。粉末狀的人造血可以冷凍，使戰地醫生和護理人員更容易保存。

一層「外套」解決問題

事實上，科研人員一直以來都在尋找可以替代血液的人造血，並已經為此努力了超過80年。「最近一次嘗試的失敗主要歸於兩個方面。」道克託說，「之前，科研人員開發出的人造血可以成功地從肺部中捕獲氧氣，但不能在運往組織和器官後有效地釋放氧氣。」

不僅如此，「光溜溜」的血紅蛋白和一氧化氮間還產生了意想不到的反應。正常情況下，血管內壁會產生一氧化氮分子，這些分子體積很小，可以輕易地穿過細胞膜，並能起到讓血管放鬆並擴張的作用。「但是，血紅蛋白會消耗這種分子，引起血管的收縮。」 道克託解釋道，「當科研人員試圖把『沒穿衣服』的血紅蛋白輸進血液時，引發了心臟病和中風。」

在最新的實驗中，科研人員為人造血細胞「披」上了一件外套——合成聚合物塗層，這一步驟似乎能解決上一代人造血粉遇到的問題。此次研究的首席研究員，來自伊利諾伊大學香檳分校生物工程學助理教授迪潘加·潘研製出了這件「外套」。

當新一代人造血紅蛋白通過體內時，「外套」——聚合物表面的化學性質會對血液中的pH值產生反應。當血液pH值高時，它將捕獲氧氣，並在血液pH值低的環境釋放氧氣。「肺部的血液pH值高，而身體組織的pH值低，而當組織中氧氣不足時，pH值會更低。」道克託說，「我們通過將氧的親和力與pH值相聯繫，來模擬正常血紅細胞的反應。」這種聚合物塗層也可以阻止血紅蛋白與血液中的一氧化氮反應，從而預防危險的血管收縮。

此外，這件「外衣」還有另一個優勢，由於聚合物塗層有免疫沉默的特性，任何人都能輸這種血粉「衝制」的人造血，而不用考慮血型是否匹配。研究人員的報告顯示，老鼠的動物實驗已經證明，人工血紅細胞能有效地為需要幫助的組織輸送氧氣。「我們將實驗鼠體內70%的血液都替換成了這種替代品。」道克託說，「看這些實驗鼠的反應，你難以辨別哪些老鼠被輸了血。」

人造血的其他用途

人造血除了能在緊急情況下救急外，還能幫助捐贈器官保持活性，特別是在器官運往受捐助者的過程中。此外，人造血也能作為醫院常規血液供應的補充，尤其是實施複雜手術時，像是心臟搭橋手術。

不過，道克託也指出，人造血紅細胞永遠不會完全取代真正的血液。首先，人造血不像正常血紅細胞一樣，能在血液中停留很長時間。「正常的血紅細胞大約120天一循環，最新一代的人造血細胞設計的是約為半天或者三分之一天一循環。」道克託說，「我們或許可以控制人造血細胞的周期，將其循環周期延長到幾天，但是我非常懷疑這可能會改變正常血紅細胞的循環周期。」

目前，這種人造細胞主要是為了運送氧氣而設計，忽略了許多正常血紅細胞的功能。像是組織的抗氧化保護、調節血液流動、協助免疫應答以及幫助形成血凝塊和血痂。對此，威斯康星血液研究所血液中心高級研究員艾倫·馬斯特和道克託博士所持觀點相同。

馬斯特曾在美國血液學會任主席，他並沒有參與這項新研究，馬斯特在接受採訪時表示：「我認為這種人工血細胞更像是一種人工氧氣載體，因為他們和真正的血紅細胞並不相同。血紅細胞有很多其他的生理學特性。」不過，馬斯特也表示這些人造細胞的開發「令人興奮」。

「像是戰場上受傷的士兵，人造血能夠幫他們爭取到足夠的時間，撐到被送去醫院。」馬斯特說，「人造血還能被用於偏遠的農村地區，或者是發生了某種創傷性事件的地區，而恰巧那個地區沒有充足的現成血液製品。」

「不要期望人造血可以很快就能被實際利用。」對於這項革新性的產物，道克託表示，人造血還要在兔子和猴子身上做實驗，這之後還要經過臨床試驗。而一些在動物身上做過的試驗往往無法在臨床試驗中得到類似結果。「未來還有很長的路要走，距我們得出結論，究竟能否實際應用在人體上可能還要10年的時間。」

當地時間12月10日，這項研究發現在美國血液學會的年會上發布。會議上發表的研究結果通常被視為初試，直至這項研究在由同行評審的雜誌上發表。

陳小丹 編譯

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