توسط دانشجوی مخترع انجام شد؛
آنا گزارش می‌دهد؛
خون مصنوعی می‌تواند به رفع مشکل کمبود خون کمک کند؟
خون یکی از پیچیده‌ترین عناصر تشکیل‌دهنده بدن انسان است که بدون وجود آن عملکرد هیچ کدام از دستگاه‌های بدن درست انجام نمی‌گیرد. به بهانه کاهش ذخایر خون کشور در اواخر هفته گذشته در این گزارش به سراغ موضوع تولید خون مصنوعی رفتیم.
به گزارش خبرنگار حوزه علم، فناوری و دانش‌بنیان گروه دانشگاه خبرگزاری آنا، خبری که در روزهای اخیر در فضای مجازی دست به دست می‌شد، حکایت از آن داشت که ذخایر خونی کشور شدیداً کاهش یافته است. با پخش این خبر، مردم شریف و نجیب کشور با حضور در صفوف مراکز نه چندان پرشمار سازمان انتقال خون کوشیدند تا با اهدای خون این کمبود را جبران کنند. سرانجام مدیرکل انتقال خون استان تهران اعلام کرد در حال حاضر با استقبال خوبی که انجام گرفت ذخایر خون «به حالت عادی» برگشته است. این اتفاق بهانه‌ای شد تا در سرویس علم، فناوری و دانش‌بنیان خبرگزاری آنا به سراغ این موضوع برویم که آیا امکان تولید خون مصنوعی وجود دارد؟ چرا پیشرفت‌ها در این زمینه این قدر کُند است و چه تلاش‌هایی در حال پیگیری است؟
آیا جایگزینی برای خون انسان وجود دارد؟
بگذارید اصل مطلب را همین ابتدا بگوییم، در حال حاضر هیچ جایگزینی مصنوعی برای خون انسان وجود ندارد، اما تحقیقاتی عمدتاً مبتنی بر ایجاد اجزای خون جایگزین مانند پلاکت برای لخته شدن یا گلبول‌های قرمز برای تبادل اکسیژن/ دی‌اکسیدکرین در حال انجام است.
برخی از آزمایش‌های بالینی تولید جایگزین برای خون به دلیل نگرانی در مورد مسائل ایمنی و سلامت تعطیل شده است، اما با این وجود مسیری کمابیش طولانی نیز طی شده است. محققان این حوزه در سال‌های اولیه آزمایش‌های مختلفی را روی خون انجام دادند که به طور یکپارچه نتایج فاجعه‌باری را در پی داشت. در این میان می‌توان به آزمایش روی خون حیوانات، شیر و شراب اشاره کرد. با این وجود تحقیقات برای تولید پلاکت‌های جایگزین در آزمایش پیش‌بالینی حیوانات در تابستان سال 2020 انجام شده است که امیدبخش به نظر می‌رسد. در حال حاضر، تنها محصول بالینی مورد استفاده محلول‌های نمکی برای گسترش حجم خون است. این محلول‌ها فشار خون را حفظ می‌کند و به گلبول‌های قرمز اجازه کار کردن و بازسازی می‌دهد.
طبیعتاً هدف نهایی ایجاد یک فرآورده خونی جایگزین است که استفاده از آن ایمن باشد و همچنین کلیه عملکردهای خون انسان را بتواند انجام دهد. در حال حاضر، هیچ محصول جایگزین خون حامل اکسیژن که تاییدیه نهادهای ناظر را به دست آورده باشد موجود نیست.
خون انسان از چه چیزی ساخته شده است؟
عناصر کلیدی خون عبارتند از گلبول‌های قرمز، گلبول‌های سفید خون، پلاکت‌ها و پلاسما.
در ساده‌ترین تعریف ممکن کار گلبول‌های قرمز این است که اکسیژن را از ریه‌ها به اندام‌های مختلف بدن منتقل می‌کند و دی‌اکسیدکربن را به ریه‌ها برمی‌گرداند تا از طریق بازدم دفع شود. گلبول‌های سفید خون با عفونت‌ها مبارزه می‌کنند. پلاکت‌ها خون را در طی جراحات لخته می‌کنند، خونریزی را متوقف می‌سازند و به بهبود زخم‌ها کمک می‌کنند. پلاسما نیز بیشتر از آب با املاح و آنزیم‌ها تشکیل شده و محیطی برای گردش سلول‌های خونی و پلاکت‌ها در بدن است.
خون مصنوعی چیست و چرا مورد توجه قرار گرفته است؟
خون مصنوعی یک فرآورده جایگزین «فرضی» خون است که می‌تواند حیاتی‌ترین عملکرد خون، یعنی انتقال اکسیژن و دی‌اکسیدکربن را انجام دهد. خون مصنوعی، به‌ویژه در مواقع از دست دادن مقادیر جدی خون در هنگام وقوع سوانح می‌تواند حیاتی باشد. با این حال، محصولاتِ در حالِ تولید قادر به ایفای عملکردهای ثانویه خون مانند مبارزه با عفونت نیستند. دلایل مختلفی وجود دارد که جامعه علمی به دنبال تولید خون مصنوعی برای استفاده به جای خون واقعی است:
1)جلوگیری از عوارض انتقال خون واقعی مانند: واکنش‌های ایمنی به خون، خطر عفونت، لزوم تطابق گروه خون اهداکننده باید با گیرنده، لزوم نگهداری خون در یخچال(ماندگاری آن 42 روز است) در حالی که فرآورده‌های خونی مصنوعی منجمد می‌تواند تا دو سال ذخیره شوند؛ خون ارگانیک نیاز به آزمایش هپاتیت،HIV ، و سایر عوامل بیماری‌زا دارد که هزینه‌بر است.
2)با افزایش تعداد جراحی‌ها، تعداد افراد نیازمند به خون افزایش یافته است. همچنین با بالا رفتن منحنی سنی جمعیت، نیاز به خون، با تعداد اهداکنندگان توازن ندارد.
3)در شرایط اضطراری یا در مکان‌های دور از دسترس، دسترسی فوری به خون مصنوعی می‌تواند جان انسان‌ها را نجات دهد، زیرا هم استریل است و هم نیازی به همسان‌سازی گروه خونی نیست.
4)خون مصنوعی به طور بالقوه می‌تواند اکسیژن را سریع‌تر از خون واقعی در مواقع اضطراری منتقل کند و آسیب دیدن بافت به‌ویژه در هنگام حمله قلبی را به حداقل برساند.
5)جایگزین‌های خون برای افراد مبتلا به اختلالات خونی که به تزریق منظم و طولانی مدت خون نیاز دارند بسیار سودمند است، برای مثال بیماران با سندرم میلودیسپلاستیک (نوعی سرطان که از بلوغ سلول‌های قرمز رشدنیافته در مغز استخوان جلوگیری می‌کند)، کم خونی آپلاستیک(مغز استخوان سلول‌های جدید خون را به اندازه کافی تولید نمی‌کند).
چرا به فرآورده‌های خونی مصنوعی نیاز است؟
فرآورده‌های خون مصنوعی می‌توانند در شرایط اضطراری به طور بالقوه نجات‌دهنده زندگی باشند. آزمایش‌های بالینی برای استفاده در موقعیت‌های خاص پزشکی مانند موارد زیر در حال انجام است:
1)تحویل اکسیژن مستقیماً به بافت آسیب دیده مغز، پس از ضربه مغزی.
2)تأمین اکسیژن پس از جراحت و خونریزی شدید، همزمان با پایدار شدن وضع بدن.
3)تأمین اکسیژن در حین جراحی‌هایی که ممکن است باعث از دست دادن خون قابل توجهی شود.
4)حفظ جریان اکسیژن در بافت سرطانی، به منظور موثرتر شدن شیمی درمانی.
5)رساندن اکسیژن به بافت‌های تحت تأثیر کم‌خونی سلول داسی‌شکل و درمان برخی دیگر از انواع کم‌خونی شدید
خون مصنوعی از چه چیزی ساخته شده است؟
دانشمندان در حال کار بر روی دو نوع جایگزین خون مصنوعی هستند که عملکرد انتقال اکسیژن و دی‌اکسیدکربن را انجام دهند.
الف) امولسیون پرفلوئورکربن (PFC)
پرفلوئورکربن‌ها (PFC) مولکول‌های مصنوعی کاملاً خنثی و حاوی اتم‌های فلوئور و کربن هستند. این مولکول‌ها قادر به حل کردن بسیاری از گازها از جمله اکسیژن هستند. پرفلوئورکربن‌ها می‌تواند اکسیژن بیشتری را نسبت به گلبول قرمز حمل کند. پرفلوئورکربن‌ها همچنین آبگریز(دفع‌کننده آب) هستند، بنابراین ابتدا در ماده دیگری قبل از تزریق وریدی امولسیون می‌شوند. قطرات ریز و امولسیون‌شده در داخل رگ تجزیه می‌شود و PFC گردش‌یافته در خون اکسیژن را آزاد می‌کند. PFC در نهایت با بازدم از طریق ریه‌ها آزاد می‌شود(مانند فرایند خروج دی‌اکسیدکربن از ریه‌ها) و کبد و کلیه امولسیون کننده‌ها را دفع می‌کنند.
ب) حامل‌های اکسیژن بر پایه هموگلوبین (HBOC)
هموگلوبین که در خون یافت می‌شود، حامل اکسیژن طبیعی است و محصولات خونی جایگزین که با هموگلوبین ساخته می‌شوند، یکی از حوزه‌های اصلی تحقیقات در این زمینه به شمار می‌آیند. هموگلوبین ممکن است از منابع مختلفی استخراج شود مانند: گلبول‌های قرمز از خون‌های قدیمی(outdated blood)، گلبول‌های قرمز از خون گاو، باکتری‌هایی مانند اشریشیا کلی(Escherichia coli) که باید برای تولید هموگلوبین اصلاح ژنتیکی شوند، جُفت جنین انسان، عضوی در بدن زنان باردار که با بند ناف به جنین متصل است. هموگلوبین بدون غشای سلولی(هموگلوبین بدون استروما) خیلی زود متلاشی می‌شود و می‌تواند باعث اختلالات لخته شدن، فشار خون بالا و آسیب کلیه شود. محققانی که به این نوع آزمایش خون جایگزین می‌پردازند باید هموگلوبین را اصلاح کنند و پایدار نگه دارند.
برخی از محصولات نسل بعدی خونی که در حال حاضر در مورد آنها تحقیق صورت می‌گیرد عبارتند از:
1) هموگلوبین مزدوج(Conjugated hemoglobin): در این روش هموگلوبین با یک پلیمر مصنوعی پیوند داده می‌شود تا اثر اکسیژن‌رسانی را بهبود بخشد. انواع هموگلوبین مزدوج عبارتند از: پلی‌اتیلن گلیکول متصل به هموگلوبین گاو، پلی‌اتیلن گلیکول متصل به هموگلوبین انسانی، پلی‌اکسی اتیلن هموگلوبین پیریدوکسیلات.
2) هموگلوبین همبسته با آنزیم‌ها(cross-linked with enzymes): ترکیبات دیگری که با هموگلوبین ترکیب می‌شود تا فرآورده خونی ایجاد شود که می‌تواند علاوه بر انتقال اکسیژن ، سایر عملکردهای گلبول قرمز خون مانند حذف رادیکال‌های آزاد را نیز انجام دهد.
3) هموگلوبین در کپسول چرب(wrapped in a fatty capsule): روشی برای حفظ هموگلوبین برای مدت طولانی تری در پلاسما و جلوگیری از اتصال آن با اکسید نیتریک که باعث فشار خون می‌شود
عوارض جانبی جایگزین‌های خون چیست؟
در حال حاضر هیچ کدام از جایگزین‌های خون دارای معیارهای تأییدشده توسط نهادهای نظارتی نیستند. بسیاری از آنها تحت آزمایش‌های بالینی قرار دارند و برخی تحقیقات دیگر به دلیل عوامل ایمنی و عوارض جانبی جدی متوقف شده است.
الف) عوارض امولسیون‌های پرفلوئورکربن یا PFC
فقط یک محصول پرفلوئورکربن Fluosol-DA در سال 1989 توانست تأییدیه FDA را دریافت کند که علاوه بر عوارض جانبی، به دلیل کم بودن کارایی و قابلیت حمل پایین اکسیژن در سال 1994 مجوزش لغو شد. عوارض جانبی PFCها عبارتند از: آسیب ریه/ افزایش بروز سکته در بیماران تحت درمان.
ب) عوارض حامل‌های اکسیژن بر پایه هموگلوبین
FDA و سایر نهادهای نظارتی تاکنون هیچ حامل اکسیژن مبتنی بر هموگلوبین را تأیید نکرده‌اند، اگرچه چندین مورد از تحقیقات مرتبط در حال حاضر تحت آزمایش‌های بالینی قرار دارند و در مورد مسائل مربوط به کارایی و ایمنی روی آنها کار انجام می‌شود. عوارض جانبی HBOCها که بیش از همه خود را نشان داده است عبارتند از: فشار خون، درد شکم، خارش پوستی، اسهال، زردی، هموگلوبینوریا(هموگلوبین بدون استروما در ادرار)، اوليگوريا (خروج ادرار کم)، تب، افزایش خطر سکته و حمله قلبی،كمر درد، مشکلات دستگاه گوارش.
در حالی که هنوز هیچ جایگزین مصنوعی برای خون انسان وجود ندارد، تحقیقات عمدتاً بر ایجاد اجزای خون جایگزین مانند پلاکت برای لخته کردن یا تولید گلبول‌های قرمز برای تبادل اکسیژن/دی‌اکسیدکربن متمرکز است. در حال حاضر تنها محصول بالینی مورد استفاده، محلول‌های نمکی برای افزایش حجم خون است که فشار خون را حفظ می‌کند و به گلبول‌های قرمز اجازه کار و بازسازی می‌دهد.
انتهای پیام/پ
انتهای پیام/
محصولی فناورانه که مچ سارقان را می‌گیرد؛
پیشگیری از سرقت دوچرخه و موتورسیکلت با ساخت پارکینگ هوشمند
با استفاده از تکنولوژی سنجش خازنی؛
