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血是人的生命之源,然而,血液很难储存,而且经常供应短缺,有时还会给人们带来致命的传染病,因此,在实验室中制造出人造血变得比以前更为迫切。那么,人造血能否解决上述问题呢?
人造血的优点如下:第一,捐赠的天然血只能保存42天,而且还要冷藏,但是人工血可以在室温中存储一至三年。第二,人造血不必考虑血型是否吻合,将来进一步连猫和狗等动物都能够受惠。第三,一般捐赠的血输入病人体内后,要24小时之后才能恢复100%的运载氧气的能力;人工血则可以立即达到100%运送氧气的作用。
不过,人类研制人造血的历程从来不是一帆风顺的,而且,人造血也引起了伦理上的关注。
研究人造血势在必行
据英国《独立报》8月2日报道,几个世纪以来,科学家一直试图找到能够替代血液的物质,他们的尝试不一而足,包括牛奶、红酒甚至尿液等,都曾被用来代替血,但是,这些尝试都以失败告终。
自从1628年英国医生威廉·哈维发现血液循环以来,人类就不断进行着输血的尝试。1667年,法国哲学家丹尼斯和外科医生埃默累兹第一次将250毫升羊羔血输给了人,可能因为所输的血量不足以导致患者的身体产生排异反应,该试验获得了成功,接受输血的男孩活了下来。接着,不断有人重复他们的实验,但往往出现极其严重的后果,甚至导致死亡,所以输血的尝试慢慢停顿下来。
一个世纪后,日历翻到了19世纪初,人们又开始尝试输血实验。1819年,英国医生布伦德尔第一次完成了人与人之间的输血试验。输血的成功让人们寻找人造血的热情有所减退。
但是最近,人们对输血产生感染的担忧与日俱增,他们主要是担心感染HIV和肝炎。英国《独立报》曾报道说,1980年期间,英国有1200名血友病患者因为输入了被污染的血而感染艾滋病病毒,现在,他们中存活在世的不到400人。另外,至少有两人因为输血而感染了疯牛病,还有其他病人感染了肝炎。
而且,献血人次不断下降、对血液的需求越来越多(每年,仅仅医院中使用的人们捐赠的血就超过7500万个单位,然而,全球每年的血液缺口大约为400万多个单位)、人口的老龄化和外科手术在数量和复杂程度方面的不断增加,都给血液供应带来了难度。
另外,血液不能无限期地储存,它必须在30天至35天内使用,这使得约有10%的捐献血液不能被合理利用。血液还需要冷冻,因此在一些生死关头,例如车祸现场或战场上,进行输血就很困难,这也是美国军方在越南战争前首先开始研究并开发人造血的原因。
上述诸多因素叠加在一起,促使科学家再一次踏上寻找人造血的“万里长征”。到目前为止,科学家用于人造血研究的投入超过了10亿英镑,许多科学家相信,人造血离人类越来越近。
但是,找到血液的替代品或者制造出人造血液,从来不是一件简单的事情,尽管美国HBO(家庭票房)频道获得如潮好评的电视剧《真爱如血》展示了人造血的迷人前景——在该剧中,日本人发明了一种叫做“真血”(True Blood)的人造合成血,吸血鬼们可以通过购买的方式获得血液来维生,一夜之间从传说中的怪物摇身变成了普通市民。
寻找血液“奶粉”的配方
血液是一种复杂的物质,拥有几种关键的成分,每一种成分对于维持人的生命都至关重要。白血球(通常被称为免疫细胞)主要负责对抗疾病;血小板让血液凝结成块;红血球通过血红蛋白运送氧气,血红蛋白也可以运送由机体产生的二氧化碳。
因为血液天生具有的这种复杂性,到目前为止,科学家所进行的研究都不着眼于研制出完全替代血液的物质,而是主要集中于研发出某些能够模拟红血球功能的产品,也就是将氧气运送到人体内,同时将二氧化碳排出体外。但是,基于此研发出的产品缺乏对抗疾病以及让血液凝结成块的能力。
为了具有更大的使用价值,人造血必须摒除捐赠血可能引发的问题。除了能够像红血球一样起作用外,人造血必须是安全无毒的,能够保存很长时间,容易存储,不需要血型必须匹配,不会感染等。
英国埃塞克斯大学的生物化学和人造血专家克里斯·库珀表示:“我们现在正在寻找的是血液‘奶粉’——如奶粉一样,这种人造血将被存储在一个小袋中,想用的时侯只要与盐溶液再水合就行。护理人员可将其带到事故现场,立刻开始输血。因为这种血液替代品没有细胞,也不存在血型不匹配的问题。”
目前,有三拨科学家正在从不同的角度、采用不同的方法研制人造血。一拨人研究全氟化碳(perfluorocarbons,PFCs);另一拨人研究人造血红蛋白(haemoglobins);还有一拨人则研究干细胞。
携氧能力超强的全氟化碳
全氟化碳或者PFCs是人造的奶白色液体或者乳液,它是一种类环状或直链状有机化合物,具有很高的气体和液体相容性,能够传送氧气和二氧化碳。PFCs配合输氧设备的使用,能让血液携带比普通情况下高出许多的氧气。因此,这类白色代用品又被称为“携氧治疗剂”。
现代第一个血液的替代物是全氟化合物Fluosol-DA-20。1989年,美国食品和药物管理局(FDA)批准一间叫绿十字(Green Cross)的日本药厂出售名为Fluosol-DA-20的人工血,当这种物质通过人体肺部时,会“挑选”出氧气,氧气在人体内循环,接着该物质被当作肺部排出的水蒸气排出人体。
尽管PFCs在某种程度上可以作为血的替代物,但是,它也存在缺陷,一个需要克服的障碍是,它们不能像基于血红蛋白的物质那样运送更多的氧气,因此需要更多的PFCs才行。后来,人们又发现,Fluosol-DA-20这种人工血有副作用,并在1994年停止出售。
而据美国《大众科学》杂志报道,美国弗吉尼亚大学的研究人员已经由全氟碳化合物(PFCs)合成出了一种具有超强携氧能力的白色人造血,其携带的氧气量是人类自身血液携氧量的50倍。据了解,这种人造血将是治疗颅脑外伤的最好方法。
弗吉尼亚大学的研究人员表示,如果白色人造血能赢得军方认可,那不远的将来,医生们就可以用它来挽救更多士兵的生命。
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