在全球面临血源紧缺之际，仿真乱真的人造血应运而生，它还能预防疾病的传播。

围绕着对艾滋病的公众注意加强了对血源性传播此病潜在危险的关注。然而艾滋病并非唯一威胁，今天，每10个美国人接受输血时，就有一人可直接患肝炎。疟疾寄生虫可幸存在冰冻血中，输血还能传染梅毒。

血必须贮于冷库，只有约三周的相对较短的“保管期”。医生必须小心翼翼地使病人与献血者的血型相配，否则病人就会对输入血产生排斥反应。

这种复杂性在那些疾病丛生的不发达国家或地区尤为尖锐，那里的医生不得不在困难条件下施行大量的输血。一种合成的人造血可以去除许多此类问题，并且缓和全球性血源的紧缺。研究者如今在发明此类血液代用品方面进展迅疾。该研究有两大领域，其一基于增加血液中输氧的外源性血红蛋白，其二是应用一组名谓“全氟碳”的惰性有机化合物。

与氧结合的血红蛋白

研究携氧的血液替代物的最显而易见的起点始于血红蛋白。该蛋白质有四个亚单位，它也是一种色素，使血呈现典型的猩红色。每个红细胞携有一千万以上的血红蛋白分子。血红蛋白与氧结合，将氧从肺送到需呼吸氧的组织。贮存的人红细胞并不像新鲜红细胞那样输送氧气，而且在血循环中持续时间也不很长，细胞化学组成变化导致了这种细胞变质，所以使细胞有效贮存期限止在三用以内。

贮存超出三周的血是研究者考察血红蛋白的理想来源。它们在加入的弱盐溶液中吸引蛋白质，使细胞破裂。科学家很快发现以这种方式准备的血红蛋白简单溶液含有可致实验动物严重肾损伤的毒性污染物，进一步实验表明，名叫基质的红细胞膜是导致问题的关键。科学家必须设计一种纯化溶液的方法。今天，公司能以一、两种方法去生产无基质的血红蛋白溶液。纯蛋白可以混合溶液中结晶生成，或者，化学家可由酸化反应让纯蛋白从溶液中沉淀。

然而，无基质的血红蛋白仍有问题。该分子物直径约为5毫微米，在溶液中可分解出它的两至四个亚单位。亚单位很小，足以从肾脏滤过，经尿液排出。此外，肝脏和脾脏含有的吞噬细胞可去除包括血红蛋白在内的来自血液的外来粒子。这两种因素的组合意味着在循环血液中，无基质血红蛋白量每四小时将减少一半或更多。然而，理想的血液代用品应该能在24 ~ 36小时内传送氧气。

这一问题意味着化学家必须设计一种处理无基质血红蛋白的方法，稳定其四个亚单位，以保证该分子能较长地存活在血流中。初时，他们试图让无基质红细胞与戊二醛作用，戊二醛能结合数个血红蛋白分子，形成多聚物。遗憾的是，研究人员发现这种方法产生随机的、乱七八糟的混合物，而且要保证新产物与原型相像是高度困难的。此外，此种处理方法对生物学家来说，在揭示产物的许多成分对可能副作用影响方面是极为麻烦的。

需要另一种复合物来使无基质血红蛋白在可知的反应过程中稳定。一种化学物质证明对血红蛋白分子上特殊部位有独特的亲和力。该物是3，5 ~ 二溴水扬基延胡索酸，它是一种无毒性、廉价的试剂，能防止血红蛋白的亚单位分解，帮助科学家去研究稳定和特殊的分子。

另一个有关游离血红蛋白的问题是它在组织内释出氧气时具有重要作用的一种物质的丧失。在红细胞内，血红蛋白与2，3 ~ 二磷酸甘油酸结合，2、3 ~ 二磷酸甘油酸（2.3 DPG）是红细胞代谢的重要产物，它能稳定脱氧血红蛋白，从而使红细胞易于将氧送给需氧组织。没有2.3 DPG，血红蛋白就与氧气的结合过牢，无法按需释放出氧。加州莱特曼研究所的弗兰克 · 德维纳托（Frank De venuto）通过让无基质血红蛋白与磷酸吡哆醛相作用而解决了这一问题，磷酸吡哆醛是另一种与无基质血红蛋白结合的有机磷酸类物质，能产生类似2.3 ~ DPG的作用。

另外，无基质血红蛋白的另一个问题是把许多游离分子加入血中，会搅乱机体渗透压平衡。诸如血红蛋白聚合物的少数大蛋白分子可产生胶体渗透压，导致少量水从周围组织渗入血管，这种作用强度低于大量的独立分子所致渗透压的影响。因而，聚合的血红蛋白在胶体渗透压单位每上升一单位时，比单个血红蛋白分子溶液输送氧的能力高。

在蒙特利尔，麦克杰大学托马斯 · 张（Thomas Chang）早在1964年就提出了一种避免渗透压平衡失调的更为聪明的方法。他建议将血红蛋白包在名谓微脂粒的微型人造细胞中。

药理学家发明了向体内靶目标输送药物的微脂粒。这些人造红细胞也叫新血细胞，它是由包装在薄薄一层胆固醇和脂质膜中的无基质血红蛋白构成。这种膜对血红蛋白不可以通透，但氧气和二氧化碳则能自由进出。

在实验室中，用人造红细胞把鼠血基本换光，可使鼠生命维持15小时。微脂粒的问题是它们仅仅维持约四小时。另外，研究人员推测，肝脏和脾中抗病的吞噬细胞摄入大量微脂粒后，可以严重影响病人抵御感染的能力吞噬细胞在加强机体免疫反应中很为重要。

1983年，加州大学的两位药学家安瑟尼 · 亨特（Anthony Hunt）和罗纳德 · 伯纳特（Ronald Burnette）报告了他们成功地把碳水化合物的整体加入人造红细胞膜内的工作。结果是碳水化合物使得吞噬细胞对微脂粒“视而不见”，以致吞噬细胞无法把微脂粒当外来物而识别。新的膜酷似于真的红细胞外膜，从而将分子物从吞噬细胞处隐蔽起来。

科学家如今能生产人造细胞，其中包有无基质血红蛋白，它能很好地充当血液代用品。然而，却还存在一项困难。迄今为止，血红蛋白唯一来源是贮存过久而无法使用的献血者的血。人类的血源短缺，这就需要发现另外的血红蛋白来源。研究人员已发现牛血红蛋白在聚合和吡哆醛化方面与人血红蛋白相似，甚至在转运氧气方面还优于人血红蛋白的能力。

波士顿的一家生物公司自1984年以来产生了提纯的牛血红蛋白。该公司声称，这种物质对不同的种系几乎没有丝毫的毒性。1667年，就有医生给志愿者20先令的报酬以将羊血输入他的胳膊中。

提纯大量的牛血仍然是麻烦而破费的事。用 - 种完全合成的物质又怎么样呢？在1966年，阿拉巴马医学院的莱伦德 · 克拉克（Leland Clark）和迈阿密大亨的弗兰克 · 戈伦（Frank Gollan）公布了鼠在全氟碳液体内“呼吸”的照片，照片内鼠浸在液体内研究人员先让氧去饱和液体。他们的工作激发了去发明一种能携氧的血液代用品的另一项重大研究规划。

全氟碳是稠密、惰性物质，它具有从冰箱冷却剂和气雾推进剂到用于非粘性的长柄平锅等多种用途，正如克拉克和戈伦的出色证明那样，生理学家对于高氟碳溶解大量氧和二氧化碳的能力非常兴奋。

此外，全氟碳中的碳与氟的结合极为牢固，科学家推测这能防止这种复合物与动物组织产生有害的作用。当研究人员认识到纯全氟碳不能与诸如血浆等体液很好地混合时，有关把全氟碳充任适宜的血故代用品的最初兴奋消退了。体液与全氟碳如同水与油而互不相融。要在全氟碳充当代用血液前，研究者必须有一种解决问题的方法。答案是发明一种乳剂，让高氟碳均匀地分散于其中，这样就能很好地与血浆相融。

血液代用品——全氟碳

最早投放于市场的代用品名叫氟 ~ DA，是1978年进入市场的。日本的绿十字联合公司从两种全氟碳混合物中获取了氟 ~ DA，这两种物质是氟+氢萘和全氟三丙胺，这两种化学物在一种机体可接受的盐水溶液中乳化。结果产生白色、乳汁样的液体。输入氟 ~ DA的鼠会变得苍白、原先鲜红的眼睛会泛出淡白色。绿十字公司的雇员同意参加试验，将这种血液代用品注入体内。如今，日本医生已把氟 ~ DA用于外科手术之中。

西德的研究人员也许对其日本的对手缺乏信心，他们自己在脑死亡对象体内研究了氟 ~ DA的作用，美国医生也实施了许多试验。这些试验有些取得了成功，但也有一些病人的血压出现了剧烈的改变。

从制造者的观念来看，理想的血液代用品应该是造价低，容易制造，有较长的贮存期，但却无需特殊的贮存设备。医生希望这种代用品在机体血循环中维持约36小时，在完成其使命后，很快从体内排出。最后，也许为最重要的是，这种代用品必须对病人没有不良的副作用。一个令人遗憾的事实是那些极易从稳定的乳剂中而来的全氟碳并非是可以很快从体内排出的物质，情况恰巧相反。肺能排出部分全氟碳，而肝、脾摄取的物质却难于排泄。被这些器官吸收的有些全氟碳似乎无限定地滞留在那些组织中，其后果尚不明了。

科学家以半衰期的术语来描述全氟碳的排泄率，意指机体将摄入体内全氟碳的半数排出体外所需的时间。氟+氢萘、主要的全氟碳氟 ~ DA的半衰期较短，约为一周，这意味着机体能很快将其排出。这些复合物的乳剂很不稳定，会很快分解成独立的成分。所以绿十字公司的科学家将一种稳定乳剂复合物的物质全氟三丙胺。与氟+氢萘混合。但其中的麻烦是全氟三丙胺的半衰期约六倍于氟+氢萘，这是医生所难以接受的。这一问题尚能容忍，而氟 ~ DA必须冰冻贮存的事实却使人为难，在战场或地震地区，并不是总能有现存的冷藏运货车的。另外，目前制造氟碳制品的方法还有改进余地。氟 ~ DA中的氟碳含有大量不纯的成分。正如法国尼斯大学的简 · 雷斯（Jean Reiss）所指出的，这一问题意味着在输入血液代用品时，会有数克来历不明的物质进入病人的静脉。最后，美国医生在给第一名美国病人输入氟 ~ DA时，病人出现头晕、胸痛和血压快速下降的问题。

研究人员如今在研制第二代氟碳乳剂来克服这些问题。比如，日本绿十字公司和加州阿尔法医疗公司发明的一种含氮的高氟 ~ 4甲酯八氢奎纳丁或许是一种最可取的一类物质。这种化学物质很稳定，机体能迅疾将其排出，而且生产厂家可以生产出纯度达95%的这些代用品。

在每100毫升全氟碳溶液中，迄今的所有全氟碳可溶解40 ~ 50毫升的氧气，研究人员并不认为可找到从根本上提高携氧能力的新化合物。改善血液代用品输氧的唯一其它方法是增加乳剂中的氟碳百分比。这种方法同样增加血液代用品的粘滞度，这遗憾地意味着这种液体不能很好地输送氧气。

最近，研究人员发现如果用红细胞表面的脂质化学物质来准备全氟碳乳剂，这些分子物就能在血循环中滞留较长时期。这些脂质物质名叫磷脂酰胆碱，它们会在全氟碳粒子周围形成包膜。这样，脾脏和肝脏中的吞噬细胞就像对待碳水化合物的微脂粒那样不会把高氟碳当作异物对待。此外，重复给病人注入单纯的这种脂质物质，可以延长全氟碳在血循环中的寿命。

[New Scientist，1987年9月17日]