in der gesamten Geschichte zu finden, war der menschliche Körper das Thema uneingeschränkter Prüfung und Wunder. Zahlreiche verwirrt über die Funktion all dieser Organe und Flüssigkeiten, die im Inneren gefunden werden. Dazu gehörte der Zweck des Blutes, das sich abwechselnd als lediglich ignoriert, als nur für “Kühlung des Körpers” verantwortlich ist, um die Humorregelung des Körpers verantwortlich zu sein, was zur Praxis der Blutlutsche und anderer fragwürdiger Heilmittel führte. Als ärztliche Wissenschaft voranschritt, besorgt wir jedoch eine ganz andere Perspektive.
Legen Sie einfach ein, unser Kreislaufsystem und das Blut darinnen, ist das, was uns große, mehrzellige Organismen gibt. Es trägt Sauerstoff und Nährstoffe an Zellen, während es die Entfernung von Abfallprodukten sowie einen einfachen Pfad für die Zellen ermöglicht, die unser Immunsystem bilden. Unser Blut und das mit ihm beteiligte Gewebe sind für eine gesunde Existenz wichtig. Dies ist etwas, das schmerzlich klar wird, wenn wir über Verletzungen und Operationen sprechen, die einen schweren Blutverlust beinhalten.
Während die Praxis von Bluttransfusionen aus dem gespendeten Blut hier einen bemerkenswerten Unterschied gemacht hat, ist es nicht immer leicht, jede einzelne Art von Blut auf Lager zu halten, insbesondere nicht in abgelegenen Krankenhäusern, in einem Krankenwagen oder inmitten eines Kriegszonen. Hier kann die Verwendung von synthetischem Blut – völlig frei von komplizierten Speicheranforderungen und der Notwendigkeit, Bluttypen auszugleichen, revolutionär sein und zahlreiche Leben retten, einschließlich derjenigen, deren Religion die Transfusion menschliches Blut verbietet.
In diesem Bereich wurde zwar viel Fortschritte erzielt, mit einer begrenzten Anzahl nützlicher Produkte, ist es dennoch als Herausforderung, auf einen Ersatz zu treffen, der alle Kästchen ankotet, die benötigt werden, um es generisch und sicher zu machen.
Nicht nur jede Flüssigkeit
Private Roy W. Humphrey von Toledo, Ohio wird ein Blutplasma gegeben, nachdem er am 9. August 1943 in Sizilien in Sizilien verwundet wurde. (Quelle: Nara)
Obwohl es Berichte über die Inkas üben, die Bluttransfusionen zwischen den Menschen bis zum 16. Jahrhundert üben, war es nicht bis zum 16. Jahrhundert, bis William Harvey (1578 – 1657) das menschliche Kreislaufsystem und die Eigenschaften des Blutes im 17. Jahrhundert beschrieb, die moderne Ansichten Von diesem Aspekt der menschlichen Physiologie begann sich Gestalt anzunehmen. Dies kam neben Bluttransfusionsexperimenten hauptsächlich zwischen Tieren.
Im Jahr 1665 führte der Arzt Richard Senkung mit einem rohen Bluttransfusion zwischen zwei Hunden, mit anscheinend keinen kranken Effekt auf beide Tiere nach dem Verfahren. Um diese Zeit wurde auch Bluttransfusionen von einem Tier in einen Menschen (Xenotransfusion) versucht, mit zahlreichen der menschlichen Probanden, die nicht überlebten, die das Verfahren nicht überlebten, vermutlich auf die Ablehnung dieses fremden Blutes.
Ähnliche Probleme wie bei Xenotransfusion, die mit Bluttransfusionen zwischen Menschen aufgereistet wurden: In einigen Fällen würde dies funktionieren, andere Zeiten würde das empfangende Subjekt Krankheiten erleiden und einige dadurch sterben. Dies führte zu Bluttransfusionen, die im 19. Jahrhundert eine schlechte Glaubwürdigkeit hatten. Es war erst 1901, als Karl Landsteiner die drei menschlichen Blutgruppen (A, B, O) entdeckte, dass eine Erklärung für diese Ergebnisse klar wurde.
Wenn inkompatible Bluttypen zusammengemischt werden, könnte man eindeutig beobachten, wie die roten Blutkörperchen zusammenklumpen würden. Es war an diesem Punkt leicht zu denken, was im menschlichen Körper passieren würde, wenn eine solche Reaktion während einer Bluttransfusion auftreten würde. Dieser Insight führte zum ersten Mal zahlreiche Revolutionen, die Bluttransfusionen als sicher und alltäglich machen würden, da sie heute sind.
Kopieren von einem Meister
Die scheinbare Komplikation mit dem Versuch, die Funktionalität des menschlichen Bluts zu replizieren, ist, dass wir versuchen, etwas zu erstellen, das sich über Millionen von Jahren entwickelt hat, in einem größeren System (der Karosserie), der von seinen zahlreichen Aspekten abhängt, um genau richtig zu funktionieren. Selbst wenn es nicht vorgesehen ist, länger als nötig im Körper zu sein, bis der natürliche Blutspiegel wieder hergestellt hat, kann er nicht viel mehr Schaden verursachen, als es verhindert.
Beim Menschen macht das Blut für ~ 7% des gesamten Körpergewichts aus. Seine Dichte beträgt rund 1060 kg / m3, was sich sehr nahe an der 1000 kg / m3 Wasser befindet. Ein menschlicher Erwachsener hat im Durchschnitt etwa 4,5 l Blut, das aus ~ 45% aus roten Blutkörperchen besteht, ~ 54,3% Plasma und ungefähr 0,7% weiße Blutkörperchen. Typischerweise sind jedes davon die drei Hauptfunktionsgruppen von Blut.
Rote Blutkörperchen umfassen Hämoglobin, die Sauerstoff, weiße Blutkörperchen (zusammen mit Antikörpern) binden, einen großen Teil des Immunsystems bilden, und das Plasma umfasst die Nährstoffe, Elektrolyte und Blutgerinnungselemente, die Zellen aufrechterhalten und die Reparatur von Verletzungen durchsetzen Koagulation. Daraus können wir das ableiten, was in einem Blutersatz erforderlich ist: Die Funktionalität der roten Blutkörperchen, zusammen mit einem Trägerflüssigkeit, zusammen mit Plasma (was ~ 95% Wasser ist).
Während letzteres in Form von kristalloiden Diensten relativ unkompliziert ist (z. B. Salzlösung), kommt die Komplexität mit der ErstattungDie Funktionalität der roten Blutkörperchen. Hier haben zwei Methoden erhebliche Forschung und (eingeschränkte) Verwendung: Sauerstoffträger auf Perfluorcarbon- und Hämoglobinbasis (Pfboc bzw. HBOC) gesehen.
Bindung von Sauerstoff, locker
Struktur des menschlichen Hämoglobins. α- und β-Untereinheiten sind in Rot bzw. blau und die eisenhaltigen Häm-Gruppen in grün. (Kredit: Richard Wheeler)
Wenn ein Sauerstoffträger mit den Qualitäten von roten Blutkörperchen kompliziert werden, ist, dass diese Moleküle nicht nur an den Sauerstoff binden sollten, sondern sie auch leicht für das Gewebe des Körpers zur Verfügung stellen sollten. Ein offener Gedanke hier wäre, Hämoglobin zu synthetisieren und das direkt zu verwenden. Der Snag ist, dass Hämoglobin von selbst eine sehr hohe Sauerstoffaffinität aufweist, eine kurze Halbwertszeit im Blut hat und die Nieren beschädigen kann. In einer roten Blutkörperchen (RBC) macht Hämoglobin nur 33% der Masse der Zelle aus, wobei die verbleibende Masse wirkt, um das Hämoglobin zu stabilisieren.
Aus diesem Grund wäre ein HBOC mit klarem Hämoglobin nutzlos, da er nicht genügend Sauerstoff an das Gewebe anbietet. Um dies zu lösen, muss das Hämoglobin auf eine Weise stabilisiert werden, die immer noch die Bindung an Sauerstoff ermöglicht, während die Verteilung nicht in Gewebe hemmt. Eine Reihe von Unternehmen hat Bemühungen durchgeführt, solche Hbocs mit HemaSist (Hemasol, Inc.), Hemolink (HemoSol, Inc.), Hemolink (HemoSol, Inc.) und HemoPure (BIOPURE CORP) und andere, entweder während der Versuche, oder kurz nach dem Eintritt von kommerziellen Verkäufen .
Zu den beobachteten gemeinsamen Fragen umfassen die Vasokonstriktion, vermutlich aufgrund der Hämoglobinbindung an Stickstoffoxid. Viele dieser HBOCs zielten in nichtmenschlichen Tieren an, in denen eine verbesserte Mortalität zu diesen Produkten führte, die in wenigen Jahren nicht medizinische Versuche bestanden oder vom Markt abgezogen wurden.
Im Gegensatz dazu gibt es ein FDA-genehmigter PfBoc: FluoSol-DA mit z. Sutherland et al. (1984), Berichterstattung über seine Wirksamkeit mit Katzen und Ohyanagi et al. (1984) zur Wirksamkeit der Infusion von GLUOOSOL-DA 20% mit den Patienten von Jehova. Wie bei der Religion der Letzterer Gruppe führt sie dazu, Bluttransfusionen und ähnliches abzulehnen, dies kann mit medizinischer Versorgung problematisch sein.
Trotzdem sollte die Komplexität der Fluosol-Kunden eine reine Sauerstoffatmosphäre atmen, um die Pfboc-Moleküle mit ausreichend Sauerstoff zu laden – und seine komplizierte Lagerung (Einfrieren) und den Umgang mit den Anforderungen, die 1994 zur Produktion geführt haben.
Noch nicht ausgeblitzt
Trotz der zahlreichen Rückschläge im Laufe der Jahre, in denen ein fester Blutersatz auf den Markt kommt, ist die Notwendigkeit eines solchen Dienstes für die Forschung, um aufzuhören. Dies führt uns zu aktuellen Entwicklungen, wobei das US-Militär eines der interessierten Käufer für diese Blutersatzteile ist. Nicht nur für Sauerstoffträger, sondern auch für synthetische Blutplättchen (zur Koagulation) und von getrockneten Plasma.
Die Hauptverkaufspunkte hier sind eine verbesserte Haltbarkeit, die Entfernung der komplizierten Übereinstimmung von Bluttypen, die die Möglichkeit allergischer Reaktionen abnimmt, und so weiter. Obwohl wir von den frühen Tagen der Bluttransfusionen einen langen Weg bekommen haben, verlassen wir uns immer noch auf Blutspenden und das System, das dieses Blut verarbeitet. Während es ein System ist, das jedes Jahr zahlreiche Leben spart, wird es mit den Nachteilen komplexer Logistik, kurzer Haltbarkeit und der Möglichkeit von kontaminiertem Blut geliefert.
Synthetisches Blut hat hier den Vorteil, dass es in jeder gewünschten Menge und unter streng kontrollierten Bedingungen hergestellt werden kann. Ein zusätzlicher Vorteil von z.B. Pfbocs ist, dass sie viel kleinere Moleküle als RBCs enthalten, so dass sie auch Blockaden und Verengungen in Arterien umgehen können. Dies würde eine Sauerstoffversorgung von Geweben ermöglichen, die ansonsten sauerstoffzusetzen und sterben, was Nekrose, Amputation und andere Probleme der traumatischen Verletzung vermeiden kann.
SCI-FI, bis es Realität ist
Obwohl der Optimismus des späten 20. Jahrhunderts um Blutersatzigkeiten nach so zahlreichen Rückschlägen in den letzten Jahrzehnten beruhigt scheint, gibt es viele Dinge, von denen wir nicht nur das gelernt haben, was nicht funktioniert, sondern auch was tut. Wir erhielten auch viele wichtige Informationen über Aspekte der menschlichen Physiologie, die dazu dienen, unser Verständnis des Herz-Kreislauf-Systems zu erhöhen.
Vor ein paar hundert Jahren glaubten die Leute, dass das Blut eines Schafs oder sogar Rotwein oder Urin für menschliches Blut gute Ersatzstoffe machen würde. Heute verstehen wir zahlreiche der Komplexität der Bluttyp-Bestimmung, können gespendetes Blut verarbeiten, um nur die RBCs, Plasma oder Plättchen zu verwenden, um eine Reihe von Erkrankungen usw. zu behandeln, usw. Wenn Blutersatzstoffe auf meist eine medizinische Anfrage abgesenkt wurden, sind die Chancen, dass wir vor langer Zeit Fortschritte sehen können.