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人工合成血液-实验耗材

人工合成血液-实验耗材

简要描述:人工合成血液-实验耗材也称人工替代血液,是利用和血红蛋白相同的加工处理方法,维持血压不变,在扮演搬运各种物质较色的白蛋白中放入 血红素分子,制成白蛋白血红素,这就是人工血液。

所属分类:实验耗材

更新时间:2020-10-21

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详细说明:

人工合成血液-实验耗材

 

一、人工合成血液-实验耗材的概念和必要性

长久以来,血液资源一直紧张,缺口很大;在发生战争或一些重大灾害时,血液的供应尤其难以得到保证。早在“二战”时,由于战场条件恶劣、缺乏充足的血源供应,而且也没有时间和条件来验对血型,因此,至少有50%以上的负伤人员由于没有得到及时输血抢救而死亡。现在,台风、海啸、地震等突发灾害也常常造成大量人员死亡,其中无法及时输血抢救是原因之一。近年来由于战争,严重的自然灾害等原因,对血液供应的要求量增大,仅靠血库供血难以满足需求。于是,多年来,人们一直探索能否研制出一种血液代用品,在紧急时刻不需验对血型即可直接使用,而且可以长期保存以备急需。

人工血液也称人工替代血液,是利用和血红蛋白相同的加工处理方法,维持血压不变,在扮演搬运各种物质较色的白蛋白中放入 血红素分子,制成白蛋白血红素,这就是人工血液。

 

二、人工血液的研究进程

1966年,美国科学家克拉克发现,在含碳氟化合物的容器里有只老鼠,当他取出老鼠并排除其呼吸道中的液体时,老鼠竟然苏醒了。出于好奇心,克拉克有意在这类液体里放入老鼠,几小时后取出,结果大大出乎他的意料:老鼠奇迹般的复活了。经过研究发现,这种液体溶解氧气和二氧化碳的能力分别是水的20倍和3倍。克拉克从中得到启发:可以用这种液体来代替血液。

1979年,一种新型的氟碳化合物乳剂作为人造血液,首次在日本应用于人体单肾脏移植手术,并取得成功。时隔不久,美国也报道了人造血液给一位信仰宗教、拒绝输血的老人治疗血液病获得成功。这种奇妙的人造血液,是白色的;不分血型,不管哪种血型的人都能使用。

1980年8月6日,中国人造血液的研究在上海获得成功。这是中国科学院上海有机化学研究所和的科学工作者经过5年的研究而试制成功的。人造血液是氟碳化合物在水中的超细乳状液。这种奇妙的白色血液注入人体后,同人体正常血中的红细胞一样,具有良好的载氧能力和排出二氧化碳的能力,可以说,它是一种红细胞的代用品。氟碳化合物像螃蟹的螯那样,能够把氧抓住,在人体里再把氧气放出来,进行人体里的特种氧化还原反应。它的生物化学性质十分稳定,不管哪种血型的人,都能使用人造血液。

库珀教授是欧洲血液代用品工程中的成员,这个组织成立于两年前,专门研究人造血液。这项工程的研究人员分别来自英国、丹麦、法国、荷兰、意大利、瑞典和匈牙利,他们集中精力研究血红蛋白替代品。美国比普勒公司已经研发出一种叫作“Hemopure”的新产品,并且在世界艾滋病感染率很高的南非投入使用,只是还没被获准在美洲和欧洲使用。“Hemopure”使用了从牛血中提取的血红蛋白,考虑到牛海绵状脑病感染因素,这种新产品更难被美国和欧洲接受。血红蛋白可从过期的捐献血液、牛的血液甚至植物和真菌中提取。然后对它进行改良,确保注入体内后它能保持稳定。因为血红蛋白不包括能让血液形成不同类型的分子,因此,相同的血红蛋白代替品可以应用到不同病人身上。而且它可以被放在室温下保存,运输也很方便。

欧洲研究员还把目光聚焦在以血红蛋白为基础的产品上时,美国已经转向了另一人造血液来源———一种被称作六氟化硫的聚四氟乙烯类型的人工合成液体上。六氟化硫可消溶大量氧气,造价便宜,易于制作,并且储藏简单。但在操作过程中,病人需要通过特定面具吸入的氧气,这就意味着在医 院以外的环境下使用这种物质的可能受到限制。

2011年,英国科学家利用干细胞制造的人造血液可能在两年内在人类身上试用。据悉,这种人造血不会感染,并可适用于所有血型的人员。研究人员表示,人造血投入使用将改善医院的血液紧缺状况,让病患获益。人们还可以利用人造血,在战地或车祸现场挽救更多生命。此外,心脏移植病人和癌症患者也能受益。此项研究是在英国爱丁堡大学和布里斯托大学进行的。造血干细胞素来有血液中的“圣杯”一说,爱丁堡大学教授马克·托纳表示,希望能用造血干细胞制造出O型阴性血,这种血型可适用于98%的人群。

2013年,罗马尼亚科学家研制出一种人造血液—由水、无机盐以及一种深海昆虫体内提取的蚯蚓血红蛋白合成的材料,可短时间替代血液实现氧气和二氧化碳交换代谢。这一成果如果得以成功推广应用,则有望缓解血库的供给短缺,甚至避免血液污染的风险,同时通过化学修饰,实现对气体的高溶解度,避免气泡的产生,大大提高输血的适用范围和临床功效。

2013年12月,日本研究人员成功利用干细胞培育出能够携带氧的红细胞,在此基础上有望大量培育用于输血的红细胞,帮助医疗系统缓解用血紧张状况。

研究发现虽然成熟的红细胞不能自我复制,但其发育过程中的“半成品”——红系祖细胞具有复制能力,他们发现有两个基因对红系祖细胞的复制和成熟发挥重要作用。将这两个基因导入诱导性多能干细胞和胚胎干细胞中后,成功培育出在实验室中几乎可以无限复制增殖的红系祖细胞,并使它们成功分化为成熟的红细胞。分化出的红细胞中大部分都是胚胎血红蛋白,与成人血红蛋白不同,但研究人员证实这些血红蛋白有携氧能力,并能在输血后在实验鼠体内循环。

 

三、人工血液的种类

人造血液主要有三种:

(1)人工合成的血红蛋白;

(2)用天然血红蛋白制成的人工红血球;

(3)人工合成具有携氧功能的氟碳化合物。氟碳代血液是由全氟化合物组成的胶体超微乳剂,具有良好的携氧能力,在一定浓度和氧分压条件下,其氧溶解度为水的20倍,比血液高2倍。作为人工血应用较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。

 



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