Hvordan Kunstig Blod Virker

{h1}

Kunstigt blod bærer ilt i situationer, hvor en persons røde blodlegemer ikke kan gøre det alene. Lær om kunstigt blod og hvordan det er lavet.

Læger og forskere er kommet op med masser af gadgets, der kan overtage dele af kroppen, der går i stykker eller slides. Et hjerte er for eksempel i grunden en pumpe; et kunstigt hjerte er en mekanisk pumpe, der bevæger blod. Tilsvarende erstatter de samlede knæudskiftninger metal og plast til knogler og brusk. Prostetiske lemmer er blevet stadig mere komplekse, men de er stadig væsentligt mekaniske enheder, som kan gøre arbejdet med arme eller ben. Alle disse er ret let at forstå - at bytte et organ til en menneskeskabt udskiftning er normalt fornuftigt.

Kunstig blod, på den anden side kan være sjovt boggling. En grund er, at de fleste mennesker tænker på blod som mere end bare bindevæv, der bærer ilt og næringsstoffer. I stedet repræsenterer blod livet. Mange kulturer og religioner har særlig betydning for det, og dets betydning har endda påvirket det engelske sprog. Du kan henvise til dine kulturelle eller forfædre træk som værende i dit blod. Dine familiemedlemmer er dine slægtninge. Hvis du er rasende, koger dit blod. Hvis du er rædselsslagen, kører den koldt.

Blod bærer alle disse konnotationer med god grund - det er absolut nødvendigt for overlevelse af hvirveldyrs livsformer, herunder mennesker. Det bærer ilt fra lungerne til alle celler i din krop. Det optager også det kuldioxid, du ikke behøver, og returnerer det til dine lunger, så du kan udånde det. Blod leverer næringsstoffer fra dit fordøjelsessystem og hormoner fra dit endokrine system til de dele af din krop, der har brug for dem. Det passerer gennem nyrerne og leveren, som fjerner eller nedbryder affald og toksiner. Immunkeller i dit blod hjælper med at forebygge og bekæmpe sygdomme og infektioner. Blod kan også danne blodpropper, der forhindrer dødelig blodtab fra mindre nedskæringer og skraber.

Derefter lærer du om de forskellige blodkomponenter og hvorfor kunstigt blod kan være nødvendigt.

Hvad er blod?

Et scanningelektronmikroskopbillede fra normalt cirkulerende humant blod.

Et scanningelektronmikroskopbillede fra normalt cirkulerende humant blod.

Det kan forekomme usandsynligt eller endog umuligt at et kunstigt stof kunne erstatte noget, som gør alt dette arbejde og er så centralt i menneskelivet. For at forstå processen hjælper det med at vide lidt om, hvordan virkeligt blod virker. Blod har to hovedkomponenter - plasma og formede elementer. Næsten alt, hvad blod bærer, herunder næringsstoffer, hormoner og affald, opløses i plasmaet, hvilket hovedsageligt er vand. Formade elementer, som er celler og dele af celler, flyder også i plasma. Formede elementer omfatter hvide blodlegemer (WBC'er), som er en del af immunsystemet, og blodplader, som hjælper med at danne blodpropper. Røde blodlegemer (RBC'er) er ansvarlig for en af ​​blodets vigtigste opgaver - transporterer ilt og kuldioxid.

RBC'er er talrige; de udgør mere end 90 procent af de dannede elementer i blodet. Næsten alt om dem hjælper dem med at transportere ilt mere effektivt. En RBC er formet som en disk, der er konkav på begge sider, så den har masser af overfladeareal til iltabsorption og frigivelse. Dens membran er meget fleksibel og har ingen kerner, så den kan passe gennem små kapillærer uden brud.

En rød blodcelles mangel på kerne giver det også mere plads til hæmoglobin (Hb), et komplekst molekyle, der bærer ilt. Det er lavet af en protein komponent kaldet a globin og fire pigmenter kaldes hæm. Hæmene bruger jern til at binde til ilt. Inde i hver RBC er omkring 280 millioner hæmoglobinmolekyler.

Hvis du mister meget blod, mister du meget af dit iltleveringssystem. Immuncellerne, næringsstoffer og proteiner, som blod bærer, er også vigtige, men læger er generelt mest bekymrede over, om dine celler får nok ilt.

I en nødsituation vil læger ofte give patienter volumenudvidelser, som saltvand, for at kompensere for tabt blodvolumen. Dette hjælper med at genoprette det normale blodtryk og lader de resterende røde blodlegemer fortsætte med at transportere ilt. Nogle gange er dette nok til at holde kroppen igang, indtil den kan producere nye blodlegemer og andre blodelementer. Hvis ikke, kan læger give patenter blodtransfusioner at erstatte nogle af det tabte blod. Blodtransfusioner er også ret almindelige under nogle kirurgiske procedurer.

Denne proces virker ret godt, men der er flere udfordringer, der kan gøre det svært eller umuligt at få patienterne blodet de har brug for:

  • Humant blod skal holdes køligt, og det har en holdbarhed på 42 dage. Dette gør det umuligt for nødpersonalet at bære det i ambulancer eller for medicinsk personale at bære det på slagmarken. Volumenudvidelser alene kan ikke være nok til at holde en dårligt blødende patient i live, indtil han når hospitalet.
  • Læger skal sørge for at blodet er det rigtige type - A, B, AB eller O - før det gives til en patient. Hvis en person får den forkerte type blod, kan en dødbringende reaktion resultere.
  • Antallet af mennesker, der har brug for blod, vokser hurtigere end antallet af mennesker, der donerer blod.
  • Virus som HIV og hepatitis kan forurene blodforsyningen, selvom forbedrede testmetoder har gjort forurening mindre sandsynlig i de fleste udviklede lande.

Det er her kunstigt blod kommer ind. Kunstigt blod gør ikke alt arbejde med ægte blod - nogle gange kan det ikke engang erstatte tabt blodvolumen. I stedet bærer det ilt i situationer, hvor en persons røde blodlegemer ikke kan gøre det alene. Af denne grund kaldes kunstigt blod ofte en oxygen terapeutisk. I modsætning til ægte blod kan kunstig blod steriliseres for at dræbe bakterier og vira. Læger kan også give det til patienter uanset blodtype. Mange nuværende typer har en holdbarhed på mere end et år og behøver ikke at blive kølet, hvilket gør dem ideelle til brug i nød- og slagmarkssituationer. Så selvom det ikke rent faktisk erstatter menneskeligt blod, er kunstigt blod stadig temmelig fantastisk.

Vi vil se på, hvor kunstigt blod kommer fra, og hvordan det virker i en persons blodstrøm næste.

Tak skal du have

Tak til Scott Bernstein for hans hjælp med denne artikel.

Kunstige blodceller

Både HBOC'er og PFC'er er betydeligt mindre end røde blodlegemer.

Både HBOC'er og PFC'er er betydeligt mindre end røde blodlegemer.

Indtil for nylig mislykkedes de fleste forsøg på at skabe kunstigt blod. I det 19. århundrede gav lægerne succesfuldt patienter blod, mælk, olier og andre væsker intravenøst. Selv efter opdagelsen af ​​humane blodtyper i 1901 holdt lægerne på udkig efter blodsubstitutter. Verdenskrigene I og II og opdagelserne af hepatitis og den humane immunsvigtvirus (HIV) øgede også interesse i dens udvikling.

Farmaceutiske virksomheder udviklede et par sorter af kunstigt blod i 1980'erne og 1990'erne, men mange opgav deres forskning efter hjerteanfald, slagtilfælde og dødsfald i menneskelige forsøg. Nogle tidlige formler forårsagede også, at kapillarerne skulle kollapse og blodtrykket skulle skyde. Men yderligere forskning har ført til flere specifikke blodsubstitutter i to klasser - hæmoglobinbaserede oxygenbærere (HBOC'er) og perflourcarboner (PFC'er). Nogle af disse erstatninger nærmer sig slutningen af ​​deres testfase og kan snart være tilgængelige for hospitaler. Andre er allerede i brug. For eksempel anvendes en HBOC kaldet Hemopure for tiden på hospitaler i Sydafrika, hvor spredningen af ​​hiv har truet blodforsyningen. En PFC-baseret oxygenbærer kaldet Oxygent er i de sene stadier af menneskelige forsøg i Europa og Nordamerika.

De to typer har dramatisk forskellige kemiske strukturer, men de arbejder begge primært igennem passiv diffusion. Passiv diffusion udnytter gassenes tendens til at bevæge sig fra områder med større koncentration til områder mindre koncentration, indtil den når en tilstand af ligevægt. I menneskekroppen flytter ilt fra lungerne (høj koncentration) til blodet (lav koncentration). Så når blodet når kapillærerne, bevæger oxygenet fra blodet (høj koncentration) til vævene (lav koncentration).

Se næste side for at lære mere om HBOC blod.

HBOC-blod

PolyHeme HBOC fra Northfield Labs

PolyHeme HBOC fra Northfield Labs

HBOC ligner blødt blod. De er meget mørkerøde eller bourgogne og er fremstillet af ægte steriliseret hæmoglobin, som kan komme fra en række forskellige kilder:

  • RBC'er fra ægte, udløbet humant blod
  • RBC'er fra ko blod
  • Genetisk modificerede bakterier, der kan producere hæmoglobin
  • Humane placentas

Læger kan imidlertid ikke blot blot injicere hæmoglobin i den menneskelige blodbanen. Når det er inde i blodlegemer, gør hæmoglobin et godt stykke arbejde med at transportere og frigive ilt. Men uden cellens membran for at beskytte det, nedbryder hæmoglobin meget hurtigt. Nedbrydning af hæmoglobin kan forårsage alvorlig nyreskade. Af denne grund bruger de fleste HBOC'er modificerede former for hæmoglobin, som er robustere end det naturligt forekommende molekyle. Nogle af de mest almindelige teknikker er:

  • Tværbinding dele af hæmoglobinmolekylet med et oxygenbærende hæmoglobinderivat kaldet diaspirin
  • polymerisering hæmoglobin ved at binde multiple molekyler til hinanden
  • konjugerende hæmoglobin ved at binde det til en polymer

Forskere har også undersøgt HBOCs wrap hæmoglobin i en syntetisk membran lavet af lipider, kolesterol eller fedtsyrer. Et HBOC, kaldet MP4, er fremstillet af hæmoglobin overtrukket i polyethylenglycol.

HBOC'er virker meget som almindelige RBC'er. HBOC'ens molekyler flyder i blodplasmaet, optager ilt fra lungerne og slipper det i kapillærerne. Molekylerne er meget mindre end RBC'er, så de kan passe ind i rum, som RBC ikke kan, såsom i ekstremt hævet væv eller unormale blodkar omkring kræfttumorer. De fleste HBOC'er forbliver i en persons blod i cirka en dag - langt mindre end de 100 dage eller så, at almindelige RBC'er cirkulerer.

Imidlertid har HBOC også nogle få bivirkninger. De modificerede hæmoglobinmolekyler kan passe ind i meget små mellemrum mellem celler og binding til nitrogenoxid, hvilket er vigtigt for at opretholde blodtrykket. Dette kan medføre, at patientens blodtryk stiger til farlige niveauer. HBOC'er kan også forårsage ubehag og kramper i maven, hvilket sandsynligvis skyldes frigivelse af frie radikaler, skadelige molekyler, der kan skade celler. Nogle HBOC'er kan forårsage en midlertidig, rødlig misfarvning af øjnene eller skyllet hud.

Derefter lærer du om PFC-blod og hvordan det er anderledes end HBOC'er.

PFC-blod

PFC-baseret kunstigt blod fremstillet af Oxygent

PFC-baseret kunstigt blod fremstillet af Oxygent

I modsætning til HBOC'er er PFC'er normalt hvide og er helt syntetiske. De er meget ligesom carbonhydrider - kemikalier udelukkende fremstillet af hydrogen og kulstof - men de indeholder fluor i stedet for kulstof.

PFC'er er kemisk inerte, men de er yderst gode til at bære opløste gasser. De kan bære mellem 20 og 30 procent mere gas end vand eller blodplasma, og hvis der er mere gas til stede, kan de bære mere af det. Af denne grund bruger lægerne primært PFC'er i forbindelse med supplerende ilt. Men ekstra ilt kan forårsage frigivelse af frie radikaler i en persons krop. Forskere studerer, om PFC'er kan arbejde uden den ekstra ilt.

PFC'er er olieholdige og glatte, så de skal være emulgeret, eller suspenderet i en væske, der skal anvendes i blodet.PFC'er blandes normalt med andre stoffer, der ofte anvendes i intravenøse lægemidler, såsom lecithin eller albumin. Disse emulgeringsmidler brydes til sidst, når de cirkulerer fra blodet. Lever og nyrer fjerner dem fra blodet, og lungerne udånder PFC'erne som de ville kuldioxid. Nogle gange oplever mennesker influenzalignende symptomer, da deres krop fordøjer og udånder PFC'erne.

PFC'er, som HBOC'er, er ekstremt små og kan passe ind i rum, der er utilgængelige for RBC'er. Af denne grund har nogle hospitaler undersøgt, om PFC'er kan behandle traumatisk hjerneskade (TBI) ved at levere ilt gennem hævet hjernevæv.

Farmaceutiske virksomheder tester PFC'er og HBOC'er til brug i specifikke medicinske situationer, men de har lignende potentielle anvendelser, herunder:

  • Gendannelse af iltforsyning efter tab af blod fra traume, især i nødsituationer og slagmarkssituationer
  • Forebyggelse af behovet for blodtransfusioner under operationen
  • Opretholdelse af iltstrøm til kræftvæv, som kan gøre kemoterapi mere effektiv
  • Behandling af anæmi, hvilket medfører reduktion i røde blodlegemer
  • Tilladelse af ilttilførsel til hævede væv eller områder af kroppen ramt af seglcelleanæmi

Kunstigt blod er ikke uden kontrovers. Dernæst vil vi se på nogle af de problemer, der vedrører dets brug, såvel som dens fremtid i medicin.

Artificial Blood Controversy

PolyHeme, fra Northfield Laboratories, er en anden type kunstigt blod.

PolyHeme, fra Northfield Laboratories, er en anden type kunstigt blod.

Ved første øjekast synes kunstigt blod som en god ting. Det har en længere holdbarhed end menneskeligt blod. Da fremstillingsprocessen kan omfatte sterilisering, bærer den ikke risikoen for sygdomsoverførsel. Læger kan administrere det til patienter af enhver blodtype. Derudover kan mange mennesker, der ikke accepterer blodtransfusioner af religiøse grunde, acceptere kunstigt blod, især PFC'er, som ikke er afledt af blod.

Men kunstigt blod har været i centrum for flere kontroverser. Lægerne opgav brugen af ​​HemAssist, den første HBOC testet på mennesker i USA, efter at patienter, der fik HBOC, døde oftere end dem, der fik doneret blod. Nogle gange har farmaceutiske virksomheder haft problemer med at bevise, at deres iltbærere er effektive. En del af dette skyldes, at kunstigt blod er forskelligt fra ægte blod, så det kan være svært at udvikle nøjagtige metoder til sammenligning. I andre tilfælde, såsom når kunstigt blod bruges til at levere ilt gennem hævet hjernevæv, kan resultaterne være vanskelige at kvantificere.

En anden kilde til kontrovers har involveret kunstige blodstudier. Fra 2004 til 2006 begyndte Northfield Laboratories at teste en HBOC kaldet PolyHeme på traumapatienter. Undersøgelsen fandt sted på mere end 20 hospitaler rundt om i USA. Da mange traumapatienter er bevidsteløse og ikke kan give samtykke til lægeprocedurer godkendte FDA og FDA godkendelsen som en ingen samtykke undersøgelse. Med andre ord kan læger give patienter PolyHeme i stedet for ægte blod uden at spørge først.

Northfield Laboratories afholdt møder for at uddanne folk i de lokalsamfund, hvor undersøgelsen fandt sted. Virksomheden gav også folk mulighed for at bære et armbånd, der informerede nødpersonale om, at de foretrak ikke at deltage. Imidlertid hævdede kritikere, at Northfield Laboratories ikke havde gjort nok til at uddanne offentligheden og anklagede virksomheden for at overtræde medicinsk etik.

Blodsubstitutter kan bruges som præstationsfremmende lægemidler, ligesom blod i blodet, når de anvendes i bloddoping. En artikel fra oktober 2002 i "Wired" rapporterede, at nogle cyklister brugte Oxyglobin, en veterinær HBOC, til at øge mængden af ​​ilt i deres blod.

På trods af kontroversen kan kunstigt blod være i udbredt brug inden for de næste mange år. De næste generationer af blodsubstitutter vil også sandsynligvis blive mere sofistikerede. I fremtiden kan HBOC'er og PFC'er se meget mere ud som røde blodlegemer, og de kan bære nogle af de enzymer og antioxidanter, som ægte blod bærer.

Se linkene på næste side for mere information om blod, kunstigt blod og relaterede emner.

Kunstige celler

Oxygen terapi er ikke de eneste kunstige celler til at gøre deres vej ind i menneskelige kroppe. Indkapslede øer - pancreasceller indkapslet i en syntetisk membran - kan hjælpe med at behandle diabetes. Indkapslet trækul kan fjerne stoffer og giftstoffer fra en persons blod.


Video Supplement: Johanne laver julesne!.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com