Σε όλη την ιστορία, το ανθρώπινο σώμα έχει αποτελέσει αντικείμενο πλήρους ελέγχου και κατάπληξη. πολλές προβληματίζονται για τη λειτουργία όλων αυτών των οργάνων και των υγρών που βρέθηκαν στο εσωτερικό του. Αυτό περιελάμβανε το σκοπό του αίματος, η οποία είδε εναλλάξ λαμβάνονται υπόψη ως απλώς «την ψύξη του σώματος», να είναι υπεύθυνη για τη ρύθμιση χυμών του σώματος, οδηγεί στην πρακτική της αιματοχυσία και άλλες αμφισβητήσιμες θεραπείες. Καθώς η ιατρική επιστήμη προχώρησε, όμως, αφορούσε μια εντελώς διαφορετική προοπτική.
Με απλά λόγια, το κυκλοφορικό μας σύστημα και το αίμα στο εσωτερικό του, είναι αυτό που μας επιτρέπει μεγάλες, multi-μονοκύτταροι οργανισμοί να υπάρχει. Μεταφέρει οξυγόνο και θρεπτικές ουσίες στα κύτταρα, επιτρέποντας συγχρόνως τη διάθεση των αποβλήτων, καθώς και μια εύκολη διαδρομή για τα κύτταρα που απαρτίζουν μας σύστημα ανοσοποιητικού. Το αίμα μας και οι ιστοί που εμπλέκονται με αυτό είναι σημαντικό για μια υγιή ζωή. Αυτό είναι κάτι που γίνεται οδυνηρά σαφές όταν μιλάμε για τραυματισμούς και χειρουργικές επεμβάσεις που περιλαμβάνουν σοβαρή απώλεια αίματος.
Αν και η πρακτική των μεταγγίσεων αίματος από αιμοδοσίας έχει κάνει μια αξιοσημείωτη διαφορά εδώ, δεν είναι πάντα εύκολο να κρατήσει κάθε τύπο του αίματος εξοπλισμένο, ιδιαίτερα δε σε απομακρυσμένες νοσοκομεία, σε ένα ασθενοφόρο, ή στη μέση του μια εμπόλεμη ζώνη. Εδώ η χρήση συνθετικών αίματος – εντελώς δωρεάν από πολύπλοκες απαιτήσεις αποθήκευσης και την ανάγκη τους τύπους ισορροπία του αίματος – θα μπορούσε να είναι επαναστατική και κερδίστε πολλές ζωές, συμπεριλαμβανομένων και εκείνων των οποίων η θρησκεία απαγορεύει τη μετάγγιση του ανθρώπινου αίματος.
Παρά το γεγονός ότι μεγάλη πρόοδος έχει σημειωθεί στον τομέα αυτό, με έναν περιορισμένο αριθμό χρήσιμων προϊόντων, είναι, ωστόσο, αποδεικνύεται ότι είναι μια πρόκληση για να χτυπήσει σε μια αντικατάσταση που τσιμπούρια όλα τα πλαίσια που απαιτούνται ώστε να είναι γενική και ασφαλή.
Δεν είναι ένα οποιοδήποτε ρευστό
Ιδιωτική Roy W. Humphrey του Τολέδο, Οχάιο δίνεται στο πλάσμα του αίματος αφού τραυματίστηκε από θραύσματα στη Σικελία στις 9 Αυγούστου, 1943. (Πηγή: NARA)
Αν και υπάρχουν αναφορές των Ίνκας εξάσκηση μεταγγίσεις αίματος μεταξύ των ανθρώπων ήδη από τον 16ο αιώνα, δεν ήταν μέχρι William Harvey (1578-1657) περιέγραψε το κυκλοφορικό σύστημα του ανθρώπου και τις ιδιότητες του αίματος στον 17ο αιώνα ότι οι σύγχρονες απόψεις αυτής της πτυχής της ανθρώπινης φυσιολογίας άρχισε να παίρνει μορφή. Αυτό ήρθε μαζί με πειράματα μετάγγισης αίματος, κυρίως μεταξύ των ζώων.
Το 1665, ο γιατρός Richard κατώτερο διεξάγεται ένα ακατέργαστο μετάγγισης αίματος μεταξύ δύο σκυλιά, με προφανώς καμία κακή επίδραση στις δύο ζώων μετά την εν λόγω διαδικασία. γύρω από αυτό το διάστημα έγινε επίσης απόπειρα μεταγγίσεις αίματος από ένα ζώο σε ένα ανθρώπινο (xenotransfusion), με πολλές από τις ανθρώπινα υποκείμενα δεν επιβιώνουν της διαδικασίας, προφανώς λόγω της απόρριψης του σώματος αυτού του ξένου αίματος.
Παρόμοια ζητήματα όπως με xenotransfusion περικοπεί με μεταγγίσεις αίματος μεταξύ των ανθρώπων: ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτό θα μπορούσε να λειτουργήσει, άλλες φορές το θέμα που λαμβάνει θα υποστεί αρνητικές συνέπειες και κάποιοι θα πεθαίνουν ως αποτέλεσμα. Αυτό οδήγησε σε μεταγγίσεις αίματος έχουν μια κακή αξιοπιστία του 19ου αιώνα. Δεν ήταν μέχρι το 1901 όταν Karl Landsteiner ανακάλυψε τις τρεις ανθρώπινες ομάδες αίματος (Α, Β, Ο) ότι μία εξήγηση για τα αποτελέσματα αυτά κατέστη σαφές.
Όταν οι ασυμβίβαστες τύπους αίματος αναμιγνύονται μαζί, θα μπορούσε κανείς να παρατηρήσει με σαφήνεια πώς τα ερυθρά αιμοσφαίρια θα συγκεντρωθούν όλα μαζί. Ήταν σε εκείνο το σημείο εύκολο να σκεφτώ τι θα συνέβαινε στο εσωτερικό του ανθρώπινου σώματος, αν μια τέτοια αντίδραση ήταν να συμβεί κατά τη διάρκεια μιας μετάγγισης αίματος. Αυτή η αντίληψη οδήγησε στην πρώτη του πολλές επαναστάσεις που θα κάνουν μεταγγίσεις αίματος και την ασφαλή και κοινός τόπος, όπως είναι σήμερα.
Αντιγραφή από ένα Μάστερ
Η φαινομενική επιπλοκή με την προσπάθεια να αναπαράγουν τη λειτουργία του ανθρώπινου αίματος είναι ότι προσπαθούμε να αναδημιουργήσει κάτι που έχει αναπτύξει πάνω από εκατομμύρια χρόνια, μέσα σε ένα μεγαλύτερο σύστημα (το σώμα), η οποία εξαρτάται από πολλές πτυχές της να λειτουργήσει μόνο δικαίωμα. ακόμη και αν δεν προορίζεται να είναι στο σώμα για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα από ό, τι χρειάζεται μέχρι να ανακτηθεί φυσικά επίπεδα αίματος, δεν μπορεί να επιτραπεί να προκαλέσει πολύ περισσότερο κακό παρά αποτρέπει.
Στους ανθρώπους, το αίμα αντιπροσωπεύει ~ 7% του συνολικού σωματικού βάρους. πυκνότητά του είναι περίπου 1060 kg / m3, το οποίο είναι πολύ κοντά στο 1000 kg / m3 νερού. Ένας ενήλικας άνθρωπος έχει κατά μέσο όρο περίπου 4.5 L του αίματος, το οποίο αποτελείται από ~ 45% από τα ερυθρά αιμοσφαίρια, ~ 54,3% πλάσμα, και κατά προσέγγιση 0,7% των λευκών αιμοσφαιρίων. τυπικά μιλώντας, κάθε ένα από αυτά σχηματίζουν τις τρεις κύριες ομάδες λειτουργία του αίματος.
Ερυθρά αιμοσφαίρια περιλαμβάνουν αιμοσφαιρίνη, οι οποίες δεσμεύουν το οξυγόνο, τα λευκά κύτταρα του αίματος (μαζί με αντισώματα) αποτελούν ένα σημαντικό μέρος του συστήματος ανοσοποιητικού, και το πλάσμα περιλαμβάνει τα θρεπτικά συστατικά, ηλεκτρολύτες και τα στοιχεία πήξης του αίματος που διατηρούν κύτταρα και επιτρέπουν για την επισκευή των τραυματισμών μέσω πήξη. Από αυτό μπορούμε να συμπεράνουμε τι απαιτείται σε ένα υποκατάστατο αίματος: αποφασιστικά τη λειτουργικότητα των ερυθρών αιμοσφαιρίων, μαζί με έναν φορέα παρόμοιο ρευστού προς το πλάσμα (η οποία είναι ~ 95% νερό).
Ενώ η τελευταία είναι σχετικά απλή στη μορφή κρυσταλλοειδούς υπηρεσιών (π.χ. αλατούχο διάλυμα), η πολυπλοκότητα έρχεται με υποκituting τη λειτουργικότητα των ερυθρών αιμοσφαιρίων. εδώ δύο μέθοδοι έχουν δει μείζονες ερευνητικές και (περιορισμένη) χρήση: perfluorocarbon- και φορείς οξυγόνου με βάση την αιμοσφαιρίνη (HBOC PFBOC και, αντιστοίχως).
Δεσμευτική Οξυγόνο, χαλαρά
Δομή της ανθρώπινης αιμοσφαιρίνης. α και β υπομονάδες είναι σε κόκκινο και μπλε, αντίστοιχα, και οι σίδηρο που περιέχουν ομάδες αίμης σε πράσινο. (Credit: Richard Wheeler)
Όταν ένας φορέας οξυγόνου με τις ιδιότητες των ερυθρών αιμοσφαιρίων γίνει περίπλοκη είναι ότι αυτά τα μόρια θα πρέπει όχι μόνο να δεσμεύονται με τον οξυγόνου, αλλά θα έπρεπε να επίσης εύκολα θέτει στη διάθεση τους ιστούς του σώματος. Μια προφανής σκέψη εδώ θα ήταν να συνθέσει αιμοσφαιρίνη και τη χρήση ότι άμεσα. Το πρόβλημα είναι ότι η αιμοσφαιρίνη από μόνη της έχει μια πολύ υψηλή συγγένεια οξυγόνου, έχει μια σύντομη ημιζωή στο αίμα, και μπορεί να βλάψει τα νεφρά. Σε μια ερυθρών αιμοσφαιρίων (RBC), αιμοσφαιρίνη αποτελεί μόνο το 33% της μάζας του κυττάρου, με την υπόλοιπη μάζα δρα για τη σταθεροποίηση της αιμοσφαιρίνης.
Για το λόγο αυτό ένα HBOC χρησιμοποιώντας πεδιάδα αιμοσφαιρίνης θα ήταν άχρηστη, διότι δεν θα πρόσφερε αρκετό οξυγόνο στους ιστούς. Για την επίλυση αυτού, η αιμοσφαιρίνη θα πρέπει να σταθεροποιηθεί με έναν τρόπο που επιτρέπει ακόμα την πρόσδεση σε οξυγόνο, ενώ δεν την αναστολή της διανομής σε ιστούς. Ένας αριθμός των εταιρειών που έχουν πραγματοποιηθεί προσπάθειες για την επίτευξη αυτών των HBOCs στην αγορά, με HemAssist (από την Baxter Healthcare), Hemolink (Hemosol, Inc.) και Hemopure (Biopure Corp) και άλλοι, είτε ελλείψει κατά τη διάρκεια δοκιμών, ή λίγο μετά την είσοδό εμπορικές πωλήσεις .
Συνήθη προβλήματα που παρατηρήθηκαν περιλαμβάνουν αγγειοσυστολή, προφανώς λόγω της σύνδεσης προς νιτρικό οξείδιο αιμοσφαιρίνης. πολλές από αυτές τις HBOCs στόχευαν χρήση σε μη-ανθρώπινα ζώα, όπου αυξημένη θνησιμότητα οδήγησε σε αυτά τα προϊόντα δεν περνά ιατρικές εξετάσεις, ή που εξάγεται από την αγορά μέσα σε λίγα χρόνια.
Σε αντίθεση, υπάρχει ένα FDA-εγκριθεί PFBOC: Fluosol-DA, με π.χ. Sutherland et al. (1984), την υποβολή εκθέσεων σχετικά με την αποτελεσματικότητά της με τις γάτες, και Ohyanagi et al. (1984) σχετικά με την αποτελεσματικότητα των Fluosol-DA 20% έγχυση με ασθενείς βλέπουν Ιεχωβά. Όπως και σε οδηγεί η θρησκεία του τελευταίου ομάδας τους να αρνούνται τις μεταγγίσεις αίματος και παρόμοια, αυτό μπορεί να είναι προβληματική με την ιατρική περίθαλψη.
Ακόμα κι έτσι, η πολυπλοκότητα των Fluosol – πελάτες θα πρέπει να αναπνέει καθαρό οξυγόνο ατμόσφαιρα στο «φορτίο» των μορίων PFBOC με αρκετό οξυγόνο – και περίπλοκη αποθήκευσής του (κατάψυξη) και την αντιμετώπιση των απαιτήσεων οδήγησε στην παραγωγή παύει το 1994.
Δεν Bled έξω ακόμα
Παρά τις πολλές αναποδιές όλα αυτά τα χρόνια για να πάρει μια σταθερή υποκατάστατο του αίματος στην αγορά, η ανάγκη για μια τέτοια υπηρεσία ένα είναι πάρα πολύ τεράστια για την έρευνα να σταματήσει. Αυτό μας οδηγεί σε τρέχουσες εξελίξεις, με τον στρατό των ΗΠΑ είναι ένας από τους ενδιαφερόμενους αγοραστές για αυτά τα υποκατάστατα αίματος. Όχι μόνο για τους μεταφορείς οξυγόνου, αλλά επίσης και για τα συνθετικά αιμοπετάλια (για την πήξη) και αποξηραμένο πλάσμα.
Τα κύρια σημεία πώλησης εδώ είναι μια βελτιωμένη διάρκεια ζωής, η απομάκρυνση των περίπλοκη αντιστοίχιση των τύπων του αίματος, μειώνοντας την πιθανότητα αλλεργικών αντιδράσεων, και ούτω καθεξής. Παρά το γεγονός ότι έχουμε διανύσει πολύ δρόμο από τις πρώτες ημέρες των μεταγγίσεων αίματος, που εξακολουθούν να βασίζονται σε δωρεές αίματος, και το σύστημα που επεξεργάζεται αυτό το αίμα. Αν και πρόκειται για ένα σύστημα που σώζει πολλές ζωές κάθε χρόνο, έρχεται με τα μειονεκτήματα των σύνθετων logistics, μικρή διάρκεια ζωής, καθώς και τη δυνατότητα του μολυσμένου αίματος.
Συνθετικό αίμα έχει το πλεονέκτημα εδώ ότι μπορεί να παραχθεί σε οποιαδήποτε επιθυμητή ποσότητα και υπό αυστηρά ελεγχόμενες συνθήκες. Ένα πρόσθετο πλεονέκτημα του π.χ. PFBOCs είναι ότι διαθέτουν πολύ μικρότερα μόρια από ερυθρά αιμοσφαίρια, γεγονός που τους επιτρέπει να παρακάμψει ακόμα και μπλοκαρίσματα και περιορισμούς στις αρτηρίες. Αυτό θα επιτρέψει την οξυγόνωση των ιστών που θα αλλιώς καταλήγουν να είναι το οξυγόνο στερηθεί και πεθαίνουν, η οποία μπορεί να αποφύγει νέκρωση, ακρωτηριασμό, και άλλα προβλήματα της τραυματικής βλάβης.
Sci-Fi μέχρι πραγματικότητα είναι
Παρά το γεγονός ότι η αισιοδοξία του τέλους του 20ου αιώνα σχετικά με υποκατάστατα αίματος φαίνεται να ησύχασαν μετά από τόσες πολλές αποτυχίες των τελευταίων δεκαετιών, υπάρχουν πολλά πράγματα που έχουμε μάθει για όχι μόνο ό, τι δεν λειτουργεί, αλλά και ό, τι κάνει. Έχουμε κερδίσει επίσης πολλά βασικών πληροφοριών σχετικά με τις πτυχές της ανθρώπινης φυσιολογίας, που χρησιμεύουν για να αυξήσουν την κατανόησή μας για το καρδιαγγειακό σύστημα.
Μερικές εκατοντάδες χρόνια πριν, οι άνθρωποι νόμιζαν ότι το αίμα προβάτου ή ακόμα και το κόκκινο κρασί ή ούρων θα κάνει καλά υποκατάστατα για το ανθρώπινο αίμα. Σήμερα καταλαβαίνουμε πολλές από τις περιπλοκές του προσδιορισμού του τύπου του αίματος, μπορεί να επεξεργαστεί αιμοδοσίας να χρησιμοποιήσετε μόνο την ερυθρά αιμοσφαίρια, πλάσμα ή αιμοπετάλια, για τη θεραπεία ορισμένων ιατρικών καταστάσεων, και ούτω καθεξής. Με υποκατάστατα αίματος έχουν μειωθεί έως σχεδόν ένα ιατρικό θέμα της μηχανικής, οι πιθανότητες είναι ότι μπορεί να δούμε πρόοδο εδώ πριν από καιρό.