1966年，美國(guó)醫(yī)學(xué)博士克拉克帶領(lǐng)他的課題組在實(shí)驗(yàn)室里做實(shí)驗(yàn)，一位助手不小心將一只實(shí)驗(yàn)用的小白鼠掉進(jìn)了盛滿氟化碳溶液的容器里。當(dāng)時(shí)大家正忙著，誰也沒在意。過了一陣子，克拉克想起此事，他把小老鼠撈了起來，不料這只老鼠卻沒死，它抖抖身子，一溜煙地跑了?？死烁械胶蒙柢E，正常情況早應(yīng)該淹死的小白鼠，怎么會(huì)還活著，一點(diǎn)窒息的跡象都沒有？他拿起裝氟化碳的容器，皺了皺眉頭，敏銳地意識(shí)到事情并不簡(jiǎn)單……
經(jīng)過仔細(xì)研究，克拉克發(fā)現(xiàn)氟碳化合物溶液能夠溶解和釋放氧氣、二氧化碳等，這樣，老鼠掉在里面照樣能呼吸到氧氣，所以活蹦亂跳而不會(huì)窒息?？死舜竽懙芈?lián)想到:在人的血液里，紅血球是負(fù)責(zé)運(yùn)輸氧氣和二氧化碳的，既然氟碳化合物也有同樣的作用，能不能用它來代替人血呢?他將這一研究成果寫成論文，文中提出了自已的設(shè)想。
克拉克的文章發(fā)表后，引起了一些科學(xué)家的注意。日本醫(yī)學(xué)家內(nèi)藤良一經(jīng)過多年的反復(fù)實(shí)驗(yàn)，終于研制成功了有實(shí)用價(jià)值的FDA人造血液。這是一種乳白色的液體，它對(duì)人體無害，又可以很均勻地溶合在人的血液里，承擔(dān)起運(yùn)輸氧氣和二氧化碳的任務(wù)。內(nèi)藤良一將這種人造血液先輸在猴子身上試驗(yàn)，結(jié)果證明完全可行。1979年，他冒著生命危險(xiǎn)親自做試驗(yàn)。把50毫升人造血輸人自已的血管，也沒有不好的感覺。就在當(dāng)年4月，這位醫(yī)生創(chuàng)造了一個(gè)奇跡，在世界上第一次用1000毫升FDA人造血液，搶救了一個(gè)胃出血瀕臨死亡的病人。1980年8月6日，中國(guó)人造血液的研究在上海獲得成功。這是中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所和中國(guó)人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)的科學(xué)工作者經(jīng)過5年的研究而試制成功的。這種乳白色血液，便于動(dòng)輸，不受血型限制，是一種較好的血液代用品。不過.由于它只能統(tǒng)一充分?jǐn)y帶氧氣，而不能供給營(yíng)養(yǎng)，不能維持電解平衡，也沒有免瘤和凝血的功能，所以只能用于急救。研究更理想的、能真正代替人血的人造血，成為了科學(xué)家們的新的研究目標(biāo)。
到目前為止，對(duì)于造血研究的投入超過了10億英鎊，許多科學(xué)家相信，人造血離人類越來越近。人造血液的研究已經(jīng)踩在科幻與現(xiàn)實(shí)的門檻上，目前尚無代替“全血”功能的代用品，一般情況來所說的血液代用品其實(shí)是指具有攜氧能力的紅細(xì)胞代用品，根據(jù)其性質(zhì)可分為全氟化碳（perfluorocarbon, PFC)、血紅蛋白氧載體(hemoglobin-based oxygen carriers, HBOCs)、干細(xì)胞(stem cell)等。
攜氧能力超強(qiáng)的全氟化碳
PFC是直鏈或環(huán)狀碳?xì)浠衔锏姆〈?，在常溫常壓下能溶解大量非極性氣體，100 ml PFC中O2的溶解度約為45 ml，被形象的稱為白色血液。PFC配合輸氧設(shè)備的使用，能讓血液攜帶比普通情況下濃度更高的氧。因此，這類白色代用品又被稱為“攜氧治療劑”。目前研究最多的PFC乳劑是潘氟隆和全氟萘烷，這兩種PFC制造出的產(chǎn)品純度高親脂性強(qiáng)，生物相容性好，體內(nèi)半衰期較短，易被清除。
血紅蛋白氧載體發(fā)展迅速
血紅蛋白在紅細(xì)胞外仍具有運(yùn)輸O2的性質(zhì)，并且比PFC更符合人體生理特點(diǎn)，更接近機(jī)體正常的代謝途徑。但是天然的血紅蛋白不能直接作為血液代用品，離開了紅細(xì)胞的保護(hù)環(huán)境，血紅蛋白的降解速度會(huì)非常快，可能導(dǎo)致腎臟嚴(yán)重?fù)p傷，并且它會(huì)產(chǎn)生自由基，破壞心臟和其他器官。因此血紅蛋白不能直接注射入人體，在早期的實(shí)驗(yàn)中，血紅蛋白被直接注射入病人體內(nèi)，導(dǎo)致很多患者死亡。目前主要從過期的捐獻(xiàn)血液、牛的血液或基因重組技術(shù)來獲取游離的血紅蛋白，然后對(duì)其進(jìn)行改良，確保注入體內(nèi)后能保持穩(wěn)定。
血紅蛋白的化學(xué)修飾是穩(wěn)定其結(jié)構(gòu)的有效途徑，天然的血紅蛋白含有較多的可進(jìn)行修飾反應(yīng)的活性基團(tuán)，并且這些活性基團(tuán)絕大部分存在于賴氨酸分子表面，這使得對(duì)血紅蛋白的化學(xué)修飾具有很強(qiáng)的可操作性。主要采用的修飾方法包括:氨基末端修飾、分子內(nèi)交聯(lián)、分子問交聯(lián)、通過表面基團(tuán)(NH 2)進(jìn)行聚合以及與惰性大分子的偶聯(lián)等。
干細(xì)胞研究頗受青睞
從免疫學(xué)的角度來說，由造血干細(xì)胞培育出的人造血是最接近天然血液的代用品，這一特點(diǎn)也給研究者們?cè)鎏砹诵判暮蛣?dòng)力。目前瑞典、法國(guó)和澳大利亞等其他國(guó)家的科學(xué)家正在利用胚胎干細(xì)胞研發(fā)人造血。
2013年12月，日本研究人員成功利用干細(xì)胞培育出能夠攜帶氧的紅細(xì)胞，在此基礎(chǔ)上有望大量培育用于輸血的紅細(xì)胞，幫助醫(yī)療系統(tǒng)緩解用血緊張狀況。研究發(fā)現(xiàn)雖然成熟的紅細(xì)胞不能自我復(fù)制，但其發(fā)育過程中的“半成品”——紅系祖細(xì)胞具有復(fù)制能力，他們發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)基因?qū)t系祖細(xì)胞的復(fù)制和成熟發(fā)揮重要作用。將這兩個(gè)基因?qū)胝T導(dǎo)性多能干細(xì)胞和胚胎干細(xì)胞中后，成功培育出在實(shí)驗(yàn)室中幾乎可以無限復(fù)制增殖的紅系祖細(xì)胞，并使它們成功分化為成熟的紅細(xì)胞。分化出的紅細(xì)胞中大部分都是胚胎血紅蛋白，與成人血紅蛋白不同，但研究人員證實(shí)這些血紅蛋白有攜氧能力，并能在輸血后在實(shí)驗(yàn)鼠體內(nèi)循環(huán)。胚胎干細(xì)胞擁有在實(shí)驗(yàn)室不斷增殖的能力，從理論上來講，只要一個(gè)胚胎就能解決所有的用血需求。
新的急救人造血液（
紅細(xì)胞代用品作為氧治療劑用于急救復(fù)蘇，治療缺血性心腦血管疾病或腫瘤放、化療增敏等，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。在沒有新鮮血液又急需輸血的清況下，如果病人或家屬同意，使用血液代用品也不失為一種有效方法，畢竟人的生命是最寶貴的。對(duì)于缺乏冷藏設(shè)備的發(fā)展中國(guó)家和野戰(zhàn)醫(yī)院，甚至是戰(zhàn)場(chǎng)上，都有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，其前景巨大。同時(shí)結(jié)合基因工程、細(xì)胞工程等技術(shù)，一定會(huì)開發(fā)出功能更接近于血液的產(chǎn)品，屆時(shí)獻(xiàn)血真的將成為歷史，血站也將不復(fù)存在，取而代之的是人造血生產(chǎn)公司。公司集中化的生產(chǎn)，將進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，減輕患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，同時(shí)也能為臨床提供足夠的用血。
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