راهکار اصلی در تهیه خون مصنوعی ، اصطلاح هموگلوبین و استفاده از مواد شیمیایی پرفلوئورو است. بیشتر مراکز و صنایع در حال انجام پژوهش و توسعه کاربردهای هموگلوبین اصلاح شده به عنوان جانشین سلول قرمز خونی هستند.

هموگلوبین اصلاح شده

مولکولهای هموگلوبین استخراج شده از سلولهای قرمز خونی از طریق ریز کپسول‌دار کردن یا شبکه سازی اصلاح می‌شوند. این اصطلاحات مولکول هموگلوبین را پایدار و همچنین سترون سازی محلول برای خارج کردن H.I.V (ویروس مولد ایدز) و دیگر میکروارگانیسمها میسر می‌شود. پیشرفت سریع به سمت استفاده بالینی هموگلوبین اصلاح شده است. شش شرکت آمریکای شمالی در این زمینه آزمایشهای بالینی روی انسانها انجام می‌دهند. بعضی از آنها تا تمام دوره بالینی پیشرفته‌اند.

هموگلوبین کپسول‌دار شده ، سلولهای قرمز مصنوعی خون

سلولهای قرمز مصنوعی خون در روی غشای خود ، بادکنهای گروه خونی ندارند و پیش از استفاده از آنها ، انجام آزمایش سازگاری متقاطع برای آنها لازم نیست. مولکولهای هموگلوبین در داخل سلولهای قرمز مصنوعی خون به صورت چهار پار باقی می‌مانند. تنها مشکل مهم دفع سریع این سلولهای مصنوعی از چرخه خون است.

تهیه سلولهای قرمز مصنوعی خون به روش «جرجیوچ» و «میلر» با غشای چربی کوچکتر از میکرون منجر به بهبود در زمان ماندن در چرخه خون شده است. جانشینی 90% از سلولهای قرمز خون در موشهای صحرایی با این سلولهای قرمز مصنوعی خون میسر شده است. حیوانات با این درصد از انتقال خون زنده می‌مانند.

هموگلوبین شبکه‌ای

این نوع هموگلوبین حاوی چند گروه آمینو است که اغلب روی سطح مولکول آن قرار دارند. استفاده از ماده دو عاملی (دی اسید) برای شبکه‌ای کردن هموگلوبین گزارش شده است. این روش ابتدا برای تشکیل غشای شبکه‌ای هموگلوبین برای سلولهای قرمز مصنوعی خون استفاده می شده است. اما ملاحظه شد که با کاهش اندازه سلولهای مصنوعی همه مولکولهای هموگلوبین شبکه‌ای به پلی هموگلوبین تبدیل می‌شوند. این واکنش به صورت معادله زیر نشان داده می‌شود:




هموگلوبین شبکه‌ای در حال حاضر در مرحله دوم آزمایشگاهی بالینی استفاده می‌شود. دیگر مواد شبکه ساز نیز ابداع شده است. بعضی از آنها بر مبنای دی آلدئیدهای دو عاملی هستند که از اکسایش ساختار حلقوی قندها یا نوکلئوتیدها بدست می‌آیند.

وضعیت کنونی و آینده ، پژوهش و توسعه

هموگلوبین شبکه‌ای شامل پلی هموگلوبین ، هموگلوبین شبکه‌ای درون مولکولی و هموگلوبین مزدوج ، احتمالا اولین هموگلوبین اصلاح شده برای مصارف رایج بالینی است. مشکلات اولیه به سمت بالقوه و اختلاف بین مطالعات ایمنی میدان و پاسخ انسان مربوط می‌شد. اکنون این مشکلات با بررسیهای گسترده روی هموگلوبین حل شده‌اند. علاوه بر این آزمون غربالگری دستگاهی برای پر کردن فاصله میان مطالعات ایمنی حیوان و پاسخ انسان انجام گرفته است. مسائل مربوط به سمیت امروزه حل شده‌اند. در آزمایشگاههای بالینی اکنون تاکید بر مطالعه اثر هموگلوبین اصلاح شده بر انسانهاست.

مطالعات حیوانی پیشتر ، این اثربخشی را نشان داده‌اند. با استفاده از نسل اول هموگلوبین اصلاح شده به عنوان خونهای مصنوعی که روی انسان آزمایش شده‌اند، تاکنون مطالعاتی در مورد پالایش بیشتر هموگلوبین شبکه‌ای آغاز شده است. یک نمونه از این مطالعات الحاق سوپرکسید دسمیوتازدکاتالاز در هموگلوبین شبکه‌ای برای جلوگیری از صدمات ناشی از رادیکالهای اکسیژن است. نسل دوم هموگلوبین اصلاح شده ، هموگلوبین ریز کپسول‌دار یا سلولهای قرمز مصنوعی خون است که به سلولهای قرمز خون شبیه ترند، زیرا در آنها هموگلوبین در معرض محیط خارجی نیست.

مواد شیمیایی پرفلوئورو

از میان مواد آلی سنتزی مواد سیلیکونی و فلوئوروکربنی به جهت توانایی حمل اکسیژن شناخته شده‌اند.بطوری که در دهه 1960 «کلارک» و «گولان» نشان دادند که موش غوطه‌ور در روغن سیلیکون اکسیژن‌دار یا فلوئوروکربن مایع قادر به تنفس است. همینطور نشان داده شده که سلولهای مصنوعی تشکیل شده از آمیزه لاستیک سیلیکون و ماده خونی تجزیه شده در حمل و آزاد سازی اکسیژن مؤثرند (توسط توماس چانگ). با وجود آن ، سلولهای مصنوعی ساخته شده از لاستیک سیلیکون کشسان جامد به قدر کافی در چرخه بقا ندارند. تزریق با فلوئوروکربن می‌تواند باعث ادامه فعالیت مغز موش صحرایی به مدت چندین ساعت پس از قطع تزریق شد.

در سال 1968 گیر ، مون روئه و تیلور نشان دادند که امولوسیون کاملا ریز و فلوئوروکربن می‌تواند بطور اساسی جانشین تمامی خون موش صحرایی شود و او را زنده نگه داشته و شفا دهد. این نمایش هیجان انگیز فورا به استفاده بالینی منجر نشد، زیرا F - تری بوتیل آمین موجود در آن زمان ، نیم عمری بیش از 800 روز داشت و بنابراین نمی‌توانستند آن را به شدت بالینی استفاده کنند. کار گسترده در این مورد ، بوسیله نایتو و یوکویاما ، انجام گرفته است که در سال 1976 منجر به ابداع «فلوئوسول 20 DA » مناسب برای آزمایش بالینی شد.

پرفلوئوروکربنها (فلوئوسل – با 20% DA )

این ماده مخلوطی W/V) %20) از هفت قسمت پرفلوئورودکالین و سه قسمت پرفلوئوروتری پروپیل آمین همراه با %2.7 پلورونیک F – 68 به عنوان امولسیون کننده و %0.4 فسفویپیدهای زرده تخم مرغ به منظور تشکیل غشای پوشاننده روی ذرات امولسیون است. بر خلاف فلوئوروکربن که نیم عمر آن بیش از 800 روز است، نیم عمر پرفلوئورودکالین 7.2 روز است.

این ماده اکسیژن کافی را تنها زمانی می‌تواند به بیمار برساند که بیمار ، اکسیژن 70 تا 90 درصد تنفس کند. CO₂ نیز در فلوئوروکربن حل می‌شود و جهت دفع به ریه انتقال می‌یابد. در بعضی از بیماران تزریق یک میلی لیتر از مقدار مورد آزمایش فلوئوسول تولید قطره‌ای کوچک و گذرا در گویچه نوتروفیل و پلاکتها می کند. فلوئوسول DA را باید به حالت منجمد نگهداری کرد.

مباحث مرتبط با عنوان

• اسید نوکلوئیک
• بافت خون
• پرفلوئورودکالین
• خون مصنوعی
• فلوئوروکربن
• نوکلئوتید
• هموگلوبین