二、人造血技术

当一个人因意外事故而受到损伤，流失大量血时，医生就会先给他止血，然后再向他体内输送鲜血。然而血液中往往带有各种各样的疾病，通过输血而染上艾滋病或传染性肝炎的人现今在美国至少有 9000 例。因此人们开始不得不怀疑能否安全使用那些令人感到威胁的输血，然而血液代替物则可以通过改造过时的血液或合成制得，那些不由人类血液得到并可大量生产和利用的产品则可能成为最终解决使用效率和消毒问题的最好途径。

当一个病人大量失血后，可以使用高压液体（血浆大量扩散）或生理盐水来补充。但是，作为一种有效的血液代替物，它们缺少最关键的属性：载氧活性。没有它，病人甚至不能正常呼吸，因为氧气不能从肺到达它所需要的组织去。

作为血浆的代替物人造血来说，制造一个比较小的化合物比造血红蛋白遗传便宜和容易得多。期望使用全氟化碳乳胶液等无血红蛋白的供氧代理品取得的成就就非常有限。全氟化碳并不是自己运输的，只是从孔胶液中提高氧气在血液中的溶解度。当在正常空气（空气中含 20％的氧气）中呼吸时，由于乳化物的排泄和供氧不足，使得它们并不能成为有效的血液代替品。相反，它们可以用于捐献器官，以便在手术前保证它们有充足的氧气。

目前制造有效的血液代替物的途径包括通过基因重组改修血红蛋白，使它能够在红血红胞之外起作用或设计一个完全不同的氧气载体（最好比较简单），监测载氧能力的有效性，血液代替物在循环中的保留和在临床医学分析方法上的干扰是完善合理的设计药物的一部分。据布法罗的纽约州立大学的罗伯特 ZZ.洛贝尔说：“直到现在天然血红蛋白的自身结构是怎样影响它的载氧属性的问题还是不十分明白。”现在他们正试图研究氨基酸对血红蛋白和氧的亲和力的影响，研究组通过 X——射结晶体测定仪观察在高氧，低氧亲和力条件下基因变化引起的结构变化以及运用分光度计进行氧气链合动力学来判断哪种氨基酸以及位置对蛋白质功能的影响最大。

分光光度计用来监测血红蛋白动力学，因为当蛋白质氧气状况改变时，它的吸收光谱显著是在 480—640 纳米间发生变化。富氧，脱氧或功能失常的血红蛋白有着明显的光谱图像差异，可以用来计算氧气在血液和其它溶液中的饱和百分点。简单的分析病人血液的临床血氧计通过监测一定波长来计算氧气的饱和度。这些波长是根据每克分子氧合或非氧合血红蛋白具有一样的吸光度和这两种相差较大的种的克分子吸光率相差较大得到的。许多改进血氧计也能监测非正常的功能血红蛋白的波长以及其它一些干扰，例如染色、混浊和变态的蛋白质的波长。

他们完成的每一个血红素分析是在特定的单位中合成包含非氧键合金属取代卟啉的杂交血红蛋白分子。因此，不活泼的单体维持名义上完整的四间体物理环境，因为它们没有协同效应。也就是说，个别具有血红素的单体的氧合动力学能够进行分光观察，这个方法可以帮助研究者去发现单体之间是怎样相互作用的。标准的合光光度键合动力学的研究有助于判断在无细胞介质的情况下一个修饰过的血红蛋白运载氧气的情况。但是，在一个组织中测定氧气运载非常复杂，非侵入的方法包括使用脉冲血氧计与手、脚及耳垂连接，可以在体内中测定毛细血管中的氧气。这些仪器被用于外科手术中，尽管它们遭受组织厚度的干扰，但它们比传统的血氧计或普通分光光度计先进。它在抽样后不需要任何保障措施保证血液充氧，然而它们仅仅对于测定

血管中的氧气有用，却不能测定组织中的。因为血红蛋白通常不为组织所用，微电极就被用于测定血管附近组织血液中氧气浓度，但是这个方法需要中极组织和与周围氧气隔离。

为了测定活生物组织的氧气饱和状态，来自美国加利福尼亚圣地亚哥大学的马卡斯使用含钯卟啉化合物的结合血浆作为一种氧气试探针，并把它注射入一只活的小白鼠中，小白鼠组织很薄，而且血管和毛细血管可以直接在显微镜下观察。当分光光度计测毛细血管时，血液流动可以用摄像机监测到。因此该方法可以用来测定微血管中的含氧度。

作为一种血液代替物，修改过的大多数蛋白，甚至给予良好氧气供应及适合的缓冲剂，仍然不尽人意。通常的，血红蛋白包含于红血细胞中，红血细胞同时也包含酶，可以在血红素被氧化时修复它的功能，在这些细胞之外，血红蛋白表现有很大区别：结合氧更紧密，而且更容易降解。

尽管单一制造单一单体或二聚体比整个血红蛋白与四面体容易得多，在实验动物上的肾的功能分析表明：较小的蛋白质在一次循环中被肾脏消除。因此，那些血液替代物将在几个小时内重新被输入，除开无效处理的问题，血红蛋白的大量清除给肾造成损坏的危险。为了防止过多血红蛋白清除或降解，血红蛋白产品必须很大而且稳定。

有些研究人员通过修饰血红蛋白来提高氧键合能力和停留时间，减小毒斑。然而马里兰大学的罗伯特认为这些修改过的蛋白会导致血小板和红血细胞聚集以及从循环中移动出来，这就导致血凝固以及大量出血。他提出体外模拟来审查毒性影响及评估添加物的安全。

最新的一个发现是，在高浓度、胞外的血红蛋白可以导致血管的收缩—

—可以作为止血的正常生理结构。许多胞外血红蛋白的商业产品在临床试验中出问题，因为它引起病人高血压和过度紧张。这种血管收缩可能是由于血红蛋白含 NO 造成的。

现在许多人正探讨在一个模拟红血细胞包裹中的血红蛋白的胶囊产品，它可以防止侵蚀和外界危害。四、五个制药公司也正进行聚合或胶联血红蛋白的临床安全试验。

另外一些人正试图为器官和血液代替物改计为一种更有效的全氟烷的化合物。而且少数研究者正探索使用非蛋白的氧气、运输载体的可能性，例如人造血中含血红蛋白的环糊化合物。

总之，无论这些方法是否有用，不危及安全的人类血液的工作仍然值得去做。另外一些分析问题，例如稳定性、纯度性以及耐储性也必须在人造血代替物进入市场前解决，因此我们需要发明新的分析手段，才能解决上述问题，才能着手于新的血液代替物的生产和研制。