世界首次，实验室“人造血液”流入了人类的身体，将会带来哪些福音？

1. 世界首次，实验室“人造血液”流入了人类的身体，将会带来哪些福音？

英国多家机构合作在实验室里分离出正常人血液里的红细胞，在此基础上培育出大量红细胞，经过筛选后终于制造出适合输入人体的血液样本，这一新闻正式宣告“人造血液”终于问世。 毫无疑问，这是一项医疗技术的进步，同时也会给很多血液病患者带来福音，具体好处体现在以下几个方面。

第一，有效解决“血荒”问题患者平时用的血可不是天上掉下来的，也不是工厂里面生产出来的，而是市民平时献爱心献出来的。病人千千万万，普通人的爱心却不见得无穷无尽，所以经常会出现血库储备不足的问题。不少生命垂危者找不到血源，一些血液病患者也没有适配血型可用，他们最终因此丧命。人造血液的出现有效缓解“血荒”问题，未来我们将不再依赖献血来供应血源，实验室里的人造血液会成为主要的医疗资源，为无数病人带来希望。

第二，可以减少输血过程中的风险普通人献的血会存在质量问题，比如含有未知病毒，存放时间过长导致感染病菌，这些血液输入患者体内会导致很多并发症，而人造血液规避了这些风险。因为培养的红细胞事先经过筛选，实验室又是无菌环境。这最终造出的血液会更健康，质量相对而言也会高一些，规避了很多输血导致的问题。

第三，缓解病人的身体负荷正常情况下，患者如果输血次数过多会导致身体出现铁负荷，本质上还是两者血液环境不同导致的问题。如果是人造血液的话，可以人为调控这些因素，这对患者的健康也算是一个好消息。

2. 人造血的人体实验

但动物实验成功，并不等于对人体也完全适用。这种人造血液，后来由日本绿十字制药公司试生产，其中又在全氟萘烷氟碳化合物的基础上，加进了许多人体所必需的物质，制成白色乳剂，定名为“氟溶胶乳剂DA”，(Fluosol—DA)。谁来做人体实验呢?该制药公司经理内藤良一，决定先在自己体上试验，他请人先给他注入50CC，没有异常反应，自我感觉良好；再增加注射量，100CC，150CC，200CC，仍然安全无恙。于是另一些人也开始自愿受试，从200CC一直加到1000CC，都没有什么不舒服的地方。在四周后检查身体时，人造血成分已基本排出体外，由人体骨髓自制的新生鲜血顶替上了。于是日本宣告，人造血液首先制成，这还是1979年2月份的事，到了1979年4月，日本有一位大失血病人用这种人造血输血临床应用成功。这样就使日本人登上了人造血试制应用成功的首席宝座。而我国也早已开展研究，到成功时，仅比日本迟了一年，夺取了人造血亚军的地位。它是由上海有机研究所和第三军医大学合作研制，由上海中山医院临床应用成功的。人造血是成功问世了，全世界用人造血输血成功的例子已经达到150例以上，按照卫生法规，已达到可以批准正式应用的程度。所以人造血液供应不久将代替人体献血，这在血源紧张的今天，实在是一件了不起的喜讯。它没有猕猴因子的区别所以没有血型之分，人人可以输血，又可以在制药厂象生产针剂那样进行大批量工业化生产，而且可以保存三年，输氧能力比真血高二倍。当然人造血和真血相比，性能上还是跟不上的。在上面讲的一些成分中，没有白血球、血小板、抗体、酶等生物物质，所以抗菌、凝血、免疫等的功能是没有的，要抽血后全部用人造血还是不行的。因为其余的功能，还得靠真血来维持才行，要一时完全取消人体献血还不可能。各国都在继续研究，要在使人造血液接近真血功能方面来一个比赛。一旦接近全功能的人造血制造成功，那就对各种血液病人都可以治疗了。比如再生障碍性贫血，一向是个不治之症，大名鼎鼎的居里夫人就死于这种病，名医也束手无策。但人造血却可以治这种病，不断注射人造血，便可以活下去。再如败血症是个绝症，血液坏了，什么都完了，但全功能人造血一成功，可以抽去全部病血，换上人造血液在体内循环，照样活着工作。不过到了那个时候，手指划破了流出的不是鲜红的血，却是乳白色的液体。专家们已经估计，大概到本世纪末，接近真血功能的仿生人造血液有可能问世，那时医药界又是一番新气象了。

3. 人造血液是否能成功被用于临床？

        与人体血液相比，人工血液有许多缺点。它不能运输营养物质，没有凝血能力，对外界感染也没有重要的免疫能力。因此，应大力发展人血等代用品。一些产品正处于临床试验的最后阶段，但当它们在人体中进行试验时，一些患者会出现流感等症状。

          由于献血不足以及艾滋病和其他病原体的威胁，血液制品短缺一直是一个问题。由于一些新技术的应用，人工血液可以在十年内广泛应用于急诊手术、血液病治疗等方面，解决血液制品长期短缺的问题。科学家们一直在努力开发人工血液，以取代血液的某些或所有功能。然而，这种看似简单的红色粘稠液体是不容易模仿的，更不用说超越了。幸运的是，越是沮丧和勇敢的科学家，越是感谢一些新技术，它可能很快就能解决这个重大的医学问题。动脉网络（微信号：vcpeat）为您提供了这一尖端生物技术的最新趋势和趋势的详细说明。


          一位儿科重症监护医生说，他还是圣路易斯华盛顿大学的研究员。对这种产品的需求很明显。外伤造成的失血每年造成数千人死亡即使受伤者存活，缺氧也会对组织造成永久性损伤。新鲜血液只能保存42天，而且只能保存几个小时而不结冰。血液代用品在战场或边远地区是必不可少的。在这些地方流血是不容易的。使用血液代用品可以在伤者被送往医院之前暂时使他们活着。

        任何成功的血液替代品都能在避免血红蛋白伤害的同时输送氧气。在过去的尝试中，科学家们试图提高血红蛋白的安全性，但到目前为止，还没有一种血液替代品被批准在美国或欧洲使用。Hemopure是氧疗的产物，一种血液替代品，在南非使用。基于干细胞替代物的临床试验预计将于今年秋天在英国进行。）

4. 人工血液的研究对哪些研究很有价值？

人工血液的研究，不仅直接对医学临床工作具有现实意义，而且对细胞培养、免疫功能、骨髓造血功能、肿瘤治疗、循环生理等基础研究也很有价值。相信在下个世纪，会出现更好的全氟碳乳剂。

5. 人工血液的人工血液的概念和必要性

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，恐怖事件等原因，对血液供应的要求量增大，仅靠靴裤供血难以满足需求。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。

6. 人造血的实验背景

克拉克和高兰发现碳化氟能像血液一样，吸收空气中的氧。1966年这两位科学家把一些小鼠放入一桶液体中，并将小鼠完全浸没在液面下，按说小鼠应该在数分钟之内死亡，但它们却活了好几个小时，桶中的液体含有碳化氟和水，碳化氟分子同水中的氧气结合，并进入小鼠的血液内。在发明血液替代品的道路上，克拉克和高兰迈出第一步。图：这种人造血含有人造血红蛋白。血红蛋白是血液中能携带氧气的分子。当血红蛋白携带有大量的氧气时，血液呈鲜红色。第二年，另一位美国亨利·斯洛维特给几只兔子注射了含有碳化氟和蛋清的混合物。他发现如果这种混合物不超过血液总量的三分之一，兔子就能够成活。第一位接受人造血的是日本科学家内藤良知。1979年，他给自己注射了200毫升人造血。如今，医生已经用了多种不同配方的人造血供急救时应用。输血时人造血只能和血液一起使用。它常用于那些需要大量输血的病人，如受到三度烧伤的病人。1967年，美国宾夕法尼亚大学教授享利·斯拉维特终于在补充蛋白质的情况下，使全氟化碳溶液乳化。但是这种乳化液仍然有使血液凝聚的危险，并有可能堵塞某些毛细血管。日本医生良知内藤在日本福岛中心医院遇到一个具有罕见血型的急诊病人，由于没有办法为其输血，只好给他注射了人造血，并获得了成功。1980年6月19日和6月30日，上海第一医学院附属中山医院分别给两位病人输入造血，患者无任何不良反应，均已康复。这种人造血液是由中国科学院上海有机化学研究所和第三军医大学经过5年努力研制成功的。它呈乳白色，无血型之分，任何人均可使用，从而避免了输血的交叉感染。而且化学性质稳定，可在工厂大量生产，保存期也比血液长。人造血液具有血液的主要性能，它与只能维持血压的普通替代血浆不同。其载氧能力约为血液的2倍，在大量失血的情况下输送这种人造血能维持机体组织的生存，同时还可治疗许多疾病。因此，氟碳人造血临床应用成功，引起了国际医学界的普遍重视。但日本和中国制造的氟碳人造血尚未具备普通血液那样输送养分的功能，有待于进一步的研究和完善。

7. 人造血液的成功案例

2010年10月，33岁的澳大利亚妇女塔马拉·科克利发生严重车祸，头骨、肋骨、肘部多处骨折，心肺功能衰竭，脾脏破裂，失血过多，生命垂危。在被送往墨尔本的阿尔弗雷德医院后，医护人员发现科克利是一名“耶和华见证人”的信仰者，这一信仰使得她不能接受输血。当时医生断定，科克利活不过24小时。就在这时，该院外伤医生马克·菲茨杰拉德忽然想到使用血液替代品——HBOC-2-1(血红蛋白氧载体)，这是一种利用牛的血浆人工合成的血液替代品，由美国军方研制而成的。菲茨杰拉德医生说：“我们想到使用血液替代品，但只有美国才有，而且只有10个单位。在取得联系后，美国方面把10个单位的产品都给了我们。”在输入了替代血液后，科克利的血红蛋白逐渐上升，她渐渐苏醒，如今已经恢复了健康。菲茨杰拉德医生曾参与了美国的人工合成血液研制，因此对这种产品非常熟悉。采用人工合成血液救治患者，对于世界性的血液短缺有重要启示，这种替代血液不需要血型的匹配，不需要冷藏，在常温状态下可以保持3年之久，对于缺乏足够血源的偏远地区而言，这可能是挽救失血患者生命的最佳选择。

8. 人造血液的科学思路

一种是利用乳化了的全氟碳制剂，即全氟碳乳剂，通过溶解氧的方式来完成血氧代谢。这种化学制剂结构简单，运用方便，且有很高的溶解氧能力，可以实现更大范围的医疗辅助。另一种思路是模拟人体血液中血红蛋白的携氧机制，罗马尼亚科学家拉杜教授设计出的人造血液采用的便是这种设计思路。这类人造血液有着较好的生理相容性，输血后产生的排异反应和免疫反应较小。以往的人造血液由于缺少自然血液中所必需的生化组分，其血氧解离曲线（一种描述携氧能力的关系图）与正常生理情况不一致。人造血红蛋白在无细胞的环境下，化学性质很不稳定，对血液渗透压影响也较大，且有一定的肾毒性，而拉杜教授的最新研究成果，既可以很好地模拟生理环境下的血液携氧机制，又能保持一定的化学稳定性，从而降低了肾毒性和对血压的扰动。这种人造血液的最新动物全血置换实验已取得了较好的结果， 有望用于临床试验。 碳氟化物碳氟化物（PFC）的化学结构类似铁氟龙（聚四氟乙烯），主要是由碳原子与氟原子所组成。在我们日常生活中，炒菜锅的内面常镀上一层铁氟龙，主要是因为铁氟龙化性相当稳定，且由于它的表面能很低，可以防止煎鱼或煎蛋时易沾锅的现象。碳氟化物不但化学性质稳定，在生物体内也相当安定，在做成人工替代血液的过程中以及高温灭菌与后续的产品保存期间也都相当稳定。对于氧气来说，碳氟化物是一个相当好的溶剂，可以自肺里携带氧气至人体内的各部分组织与器官，让细胞进行新陈代谢。在执行完它的输氧功能之后，碳氟化物又可经由呼吸作用自肺排出，或经由排汗的过程由皮肤表面排出。假如我们将一只老鼠放在盛有碳氟化物溶液的烧杯里，老鼠并不会如我们被淹死，主要的原因是可以溶解大量的氧气。由于碳氟化物不溶于水，所以通常是以乳化的方法将其制成大约200纳米大小的颗粒分散液，再以点滴的方式注入病人的静脉里。与人体红血球的尺寸（1～8微米）相比，经乳化后的碳氟化物纳米颗粒相当小，其携带氧气的面积可以大幅提高，且可以穿过红血球无法通过的阻塞血管，达到实时救命的目的。碳氟化物仍在临床试验的阶段。经化学修饰的血红素血红素的分子量约为64,50 dalton，主要存在于红血球中，由四个胜肽链所组成，分别为二个α链与二个β链，每一个α链由14个氨基酸所组成，而β链则为146个氨基酸所组成。每条α链及β链上皆有一个原血红素基与之相连，其中的亚铁离子（Fe2+）可以利用配位键的方式与一个氧分子结合，能够可逆地行使携氧与释氧的功能，因此每一个血红素分子最多可以携带四个氧分子。在人体内，当红血球行经肺脏时，由于肺泡里的氧分压高达100毫米汞柱（mmHg），使得红血球里的每一血红素分子可以充分地携带氧气。当携氧的红血球行经人体的各部分组织或器官时，由于氧分压降至约40毫米汞柱，红血球里的血红素分子便将其所携带的氧分子释放出来，以参与附近细胞的新陈代谢作用。血红素与氧分子的亲和力，与红血球内的一重要分子（2,3-DPG）有相当密切的关系。经由纯化过程所取得的血红素溶液，由于红血球被打破，造成2,3-DPG分子的流失，导致血红素对氧的亲和力过高，而降低了其在人体组织或器官中的释氧功能。因此若以血红素为基质来制备人工替代血液，必须对纯化出来的血红素溶液做适当的物理或化学修饰，以符合人体的生理要求。当前以血红素为基材发展的人工替代血液，大致可分为包覆型人工替代血液、基因重组型人工替代血液与聚合型人工替代血液等。a，包覆型人工替代血液：以磷脂质经由乳化技术将血红素包覆起来，形成直径约100～200奈米大小的颗粒，如此可以避免血红素在体内被快速分解掉，增加其在人体血液循环中的半衰期，且在人体胶体渗透压的限制下，可以有正常的血红素浓度。在包覆过程中同时也把2,3-DPG分子包覆在磷脂质里面，以调控血红素分子对氧分子的亲和力。b，基因重组型人工替代血液：主要是利用基因技术，将血红素的α或β链的基因转殖到大肠杆菌里面，由大肠杆菌来表现，制造出血红素分子。利用基因技术可以改变α或β链上某些特定的氨基酸，例如将β链上第108个氨基酸，由原来的天门冬胺酸改变成离胺酸，可以使得血红素对氧的亲和力降低。c，聚合型人工替代血液：又可分为分子内部交联型血红素、分子与分子间交联型血红素与共轭交联型血红素。1.分子内部交联型血红素：血红素分子内部的交联可以用PLP（pyridoxyl 5'-phosphate）分子代替2,3-DPG分子，做为修饰血红素对氧分子亲和力的交联剂。由于PLP和2,3-DPG对脱氧状态的血红素分子结合的位置相同，因此可以稳定其去氧结构，使血红素对氧的亲和力降低。这样的分子内部交联也同时稳定了血红素的四聚体结构，避免在人体血液循环过程中被快速分解掉，因此可以改善血红素分子在人体内滞留的半衰期。2.分子与分子间交联型血红素：分子内部交联后的血红素分子，若进一步以另一交联剂将血红素分子与分子间交联起来，则可以有效地增加其在人体血液循环中的半衰期达六至七倍。较常用的交联剂为戊二醛。聚合血红素最重要的就是控制其分子量分布及适当的携氧能力，较适当的分子量大小约在20万～40万dalton，以不超过50万dalton为佳，也就是相当于二至八个血红素分子聚合的大小。若聚合程度过高，则聚合后的血红素溶液黏度会过大，导致血液流变性质的改变。若血红素分子聚合程度过低，则无法得到适当的携氧能力以及在人体内的适当半衰期。然而戊二醛与血红素分子进行的聚合反应很快，所制造出来的聚合血红素分子量分布往往相当广，容易造成许多过聚合的高分子聚合物。此外，戊二醛聚合血红素无法在储存及加热过程中维持稳定结构，容易释放出对人体有害的戊二醛分子，因此戊二醛并非制造聚合血红素最佳的交联剂。3.共轭交联型血红素：利用交联剂将血红素分子以共价键结的方式键结在水溶性高分子链上，目的除了增加血红素分子的体积以减缓血红素分子由肾丝球体漏出外，亦可避免血液中其它蛋白质的吸附，以降低人体免疫系统的攻击。