1873年,约瑟夫·豪博士(Joseph Howe)向一名结核病患者的静脉注射了山羊奶,并立即记录了头晕,背痛和无法控制的眼球运动。 他加倍剂量:病人死了。
尽管结果不幸,医生并没有放弃,继续在狗身上进行实验(杀死了7只),三年后他确信:要代替人血,需要人奶,而不是羊奶! 不,甚至没有 又有一名病人死亡,得出了可怕的结论:牛奶不是血液的理想替代品,它不是理想的合成血液。
已经。 由于人体血液是盐,蛋白质,细胞和血小板的特殊混合物,因此组织完美,可以通过体内输送氧气和营养: 我们的静脉网络是一个真正的运输基础设施(每个受试者平均长 160 公里),血液通过它从肾脏带走垃圾,运输抗体和激素;当有伤口时,血液会在其上形成一层薄膜并促进愈合。血红蛋白是其关键成分之一,对生命非常重要,几乎可以在任何生物中找到它。
自从1600年尝试替换它以来,它已经包含了各种物质: 牛奶,啤酒,尿液,盐溶液等等,更不用说了。 问题仍然存在:对输血的巨大需求已经增加,从外科手术到癌症治疗,从移植到事故的所有过程中确实需要血液。
这当然可以得出一个结论:即使在经济上,合成血液替代品也将是真正的天赐之物。 据估计,合成血液市场在销售该产品的前五年内将增长到16亿欧元。 在豪博士的实验进行了将近140年之后,对于这个生物学难题仍然没有确定的解决方案。
难道就没有解决办法吗?
快速地被认为是这条道路上的里程碑: 1660年: 首次使用各种物质进行输血实验。 1795年: 首次对人体进行人类输血。 1880 年:人们认识到除了用于输血的血液之外不存在其他替代品。 1966年: 生物化学家 Leland Clark 展示了全氟化碳 (PFC) 的携氧能力,尽管其效率远低于血红蛋白。 70年代-80年代: 使用全氟化碳进行测试,并验证了严重的副作用。此类化合物尚未获得美国食品和药物管理局的批准。 2001年: 半纯由生物制药公司 Biopure Corporation 开发的合成血液是世界上(南非)唯一获准销售的合成血液。该药物具有很高的心脏病发作风险,在南非以外的国家,它仅在绝望的情况下使用(例如出于宗教原因拒绝输血的情况)。
今天的情况
“直到最近,这个领域实际上还是默默无闻的。现在有了一线希望。”
Dipanjan Pan 博士,伊利诺伊大学生物工程教授。
如今,研究人员“武装”了更多材料工程、纳米技术和血细胞生物学方面的知识,他们有了一个新策略(正确或错误我们将拭目以待):血液不必像真正的血液一样完美才具有价值,而且它不必像真正的事情那么复杂就能满足您的需求。
因此,他们专注于开发在无法进行传统输血的情况下使用的产品:不发达国家,船舶,空间站或(未来)火星表面。
红血球,紧急血粉
这一理念导致了 Erythromer 的诞生,这是一种具有特殊“甜甜圈”形状的人造血细胞,其中包含一个装有纯化血红蛋白的纳米尺寸容器。与传统的捐献血液不同,Erythromer 可以冷冻并在室温下长期保存,并可用于任何血型的患者。根据其创造者的意图,可以在一个装有Erythromer粉末的容器中,在紧急情况下加水以获得“紧急血液”,以在救护车前往医院的途中维持患者的生命。
换句话说,它不是真实的血液,不具有真实的血液功能,但是在有限的时间内完成了必要的工作,因此非常有用。
对老鼠的测试完全成功,对兔子的测试正在进行中:在对人类进行测试之前,需要对较大的动物进行测试,然后对灵长类动物进行测试。
合成板
其他实验室则专注于模仿血小板的功能,这是避免发生事故时出血所必需的。材料工程师 Erin Lavik 正在开发一种合成聚合物纳米结构,可以与血小板“协同工作”,以加速和提高其性能。
2016年,州立大学的森·古普塔(Sen Gupta)共同创建了生物技术初创公司Haima Therapeutics,该公司开发了血小板替代品Synthoplate,目前正在接受动物测试。 森·古普塔(Sen Gupta)希望安全性和毒性评估能够使他的创作在两到三年内获得FDA的批准。