Înlocuitor de sânge - Blood substitute

Un substitut de sânge (numit și sânge artificial sau surogat de sânge ) este o substanță utilizată pentru a imita și îndeplini unele funcții ale sângelui biologic . Acesta își propune să ofere o alternativă la transfuzia de sânge , care este transferul de sânge sau produse pe bază de sânge de la o persoană la alta. Până în prezent, nu există înlocuitori de sânge purtători de oxigen bine acceptați , care este obiectivul tipic al unei transfuzii de globule roșii ; cu toate acestea, sunt disponibile pe scară largă dispozitive de extindere a volumului fără sânge pentru cazurile în care este necesară doar restaurarea volumului. Acestea îi ajută pe medici și chirurgi să evite riscurile transmiterii bolilor și suprimării imunității, să abordeze lipsa cronică a donatorilor de sânge și să abordeze preocupările Martorilor lui Iehova și ale altor persoane care au obiecții religioase față de primirea sângelui transfuzat.

Principalele categorii de înlocuitori de sânge "purtători de oxigen" urmărite sunt purtătorii de oxigen pe bază de hemoglobină (HBOC) și purtătorii de oxigen pe bază de perfluorocarbon (PFBOC). Terapia cu oxigen se află în studii clinice în SUA și Europa , iar Hemopure este disponibil în Africa de Sud .

Istorie

După ce William Harvey a descoperit căile de sânge în 1616, mulți oameni au încercat să folosească fluide precum berea, urina, laptele și sângele animalelor non-umane ca înlocuitor al sângelui. Sir Christopher Wren a sugerat vinul și opiul ca înlocuitor al sângelui.

La începutul secolului al XX-lea, dezvoltarea medicinei transfuzionale moderne inițiată prin opera lui Landsteiner și a coautorilor a deschis posibilitatea înțelegerii principiului general al serologiei grupelor sanguine. În același timp, s-au făcut progrese semnificative în domeniile inimii și fiziologiei circulației, precum și în înțelegerea mecanismului de transport al oxigenului și al oxigenării țesuturilor.

Restricțiile în medicina transfuzională aplicată, în special în situații de dezastru, cum ar fi cel de-al doilea război mondial, au pus bazele unei cercetări accelerate în domeniul înlocuitorilor de sânge. Încercările timpurii și optimismul în dezvoltarea substitutelor de sânge s-au confruntat foarte repede cu efecte secundare semnificative, care nu au putut fi eliminate imediat datorită nivelului de cunoștințe și tehnologie disponibile la acel moment. Apariția HIV în anii 1980 un nou impuls pentru dezvoltarea de infecție în condiții de siguranță înlocuitori de sânge. Preocuparea publicului cu privire la siguranța alimentării cu sânge a fost crescută și mai mult de boala vacii nebune . Declinul continuu al donării de sânge combinat cu cererea crescută de transfuzie de sânge (îmbătrânirea crescută a populației, incidența crescută a diagnosticului invaziv, chimioterapie și intervenții chirurgicale extinse, atacuri teroriste, conflicte militare internaționale) și estimarea pozitivă a investitorilor din ramura de biotehnologie mediu pozitiv pentru dezvoltarea în continuare a înlocuitorilor de sânge.

Eforturile de a dezvolta înlocuitori de sânge au fost determinate de dorința de a înlocui transfuzia de sânge în situații de urgență, în locurile în care bolile infecțioase sunt endemice și riscul de produse sanguine contaminate este ridicat, unde poate fi lipsită refrigerarea pentru a conserva sângele și unde ar putea să nu să fie posibil sau convenabil să găsiți potriviri pentru grupa sanguină .

Abordari

Eforturile s-au concentrat asupra moleculelor care pot transporta oxigenul , iar cele mai multe lucrări s-au concentrat pe hemoglobina recombinantă , care transportă în mod normal oxigenul, și pe perfluorocarbonii (PFC), compuși chimici care pot transporta și elibera oxigen.

Primul substitut de sânge purtător de oxigen aprobat a fost un produs pe bază de perfluorocarbon numit Fluosol -DA-20, fabricat de Green Cross din Japonia. A fost aprobat de Food and Drug Administration (FDA) în 1989. Din cauza succesului limitat, a complexității utilizării și a efectelor secundare, a fost retras în 1994. Cu toate acestea, Fluosol-DA rămâne singurul oxigen terapeutic vreodată aprobat pe deplin de FDA. Începând din 2017 nu a fost aprobat niciun produs pe bază de hemoglobină.

Pe bază de perfluorocarbon

Perfluorochimicele nu sunt solubile în apă , deci nu se vor amesteca cu sânge, prin urmare emulsiile trebuie făcute prin dispersarea picăturilor mici de PFC în apă . Acest lichid este apoi amestecat cu antibiotice , vitamine , nutrienți și săruri , producând un amestec care conține aproximativ 80 de componente diferite și îndeplinește multe dintre funcțiile vitale ale sângelui natural. Particulele PFC sunt aproximativ1/40dimensiunea diametrului unei celule roșii din sânge (RBC). Această dimensiune mică poate permite particulelor PFC să traverseze capilare prin care nu circulă RBC. În teorie, acest lucru poate beneficia de țesut deteriorat, înfometat de sânge , la care celulele roșii convenționale nu pot ajunge. Soluțiile PFC pot transporta oxigenul atât de bine încât mamiferele , inclusiv oamenii , pot supraviețui respirației soluției lichide de PFC, numită respirație lichidă .

Înlocuitorii de sânge pe bază de perfluorocarbon sunt întru totul artificiali; acest lucru oferă avantaje față de înlocuitorii de sânge care se bazează pe hemoglobina modificată, cum ar fi capacitățile de producție nelimitate, capacitatea de a fi sterilizate la căldură și livrarea eficientă de oxigen a PFC și eliminarea dioxidului de carbon. PFC-urile în soluție acționează ca un purtător de oxigen intravascular pentru a spori temporar livrarea de oxigen către țesuturi. PFC-urile sunt îndepărtate din fluxul sanguin în 48 de ore prin procedura normală de eliminare a particulelor din sânge - expirație. Particulele de PFC în soluție pot transporta de câteva ori mai mult oxigen pe centimetru cub (cc) decât sângele, în timp ce sunt de 40 până la 50 de ori mai mici decât hemoglobina.

Fluosolul a fost fabricat în principal din perfluorodecalină sau perfluorotributilamină suspendată într-o emulsie de albumină . A fost dezvoltat în Japonia și testat pentru prima dată în Statele Unite în noiembrie 1979. Pentru a „încărca” cantități suficiente de oxigen în el, persoanele cărora li s-a administrat trebuie să respire oxigen pur prin mască sau într-o cameră hiperbară . A fost aprobat de FDA în 1989 și a fost aprobat în alte opt țări. Utilizarea acestuia a fost asociată cu o reducere a complicațiilor ischemice și cu o creștere a edemului pulmonar și a insuficienței cardiace congestive. Datorită dificultăților legate de stocarea emulsiei în utilizarea Fluosolului (depozitare înghețată și reîncălzire), popularitatea sa a scăzut, iar producția sa sa încheiat în 1994.

Oxigenul a fost o emulsie a doua generație, stabilizată cu lecitină , a unui PFC, care era în curs de dezvoltare de către Alliance Pharmaceuticals. În 2002, un studiu de fază III a fost oprit devreme din cauza unei creșteri a incidenței accidentelor vasculare cerebrale în brațul de studiu.

Pe bază de hemoglobină

Hemoglobina este principala componentă a celulelor roșii din sânge, cuprinzând aproximativ 33% din masa celulară. Produsele pe bază de hemoglobină se numesc purtători de oxigen pe bază de hemoglobină (HBOC).

Hemoglobina fără celule nemodificate nu este utilă ca înlocuitor al sângelui deoarece afinitatea sa de oxigen este prea mare pentru o oxigenare eficientă a țesuturilor, timpul de înjumătățire în spațiul intravascular este prea scurt pentru a fi util din punct de vedere clinic, are tendința de a suferi disociere în dimeri cu leziuni și toxicitate renale rezultate și deoarece hemoglobina liberă tinde să preia oxid nitric, provocând vasoconstricție.

Eforturile de a depăși această toxicitate au inclus realizarea de versiuni modificate genetic , reticulare , polimerizare și încapsulare.

HemAssist, o hemoglobină reticulată a diaspirinei (DCLHb) a fost dezvoltată de Baxter Healthcare ; a fost cel mai larg studiat dintre înlocuitorii de sânge pe bază de hemoglobină, utilizați în mai mult de o duzină de studii clinice și pe animale. A ajuns la studiile clinice de fază III, în care nu a reușit din cauza mortalității crescute în brațul studiului, în principal din cauza complicațiilor severe de vasoconstricție. Rezultatele au fost publicate în 1999.

Hemolink (Hemosol, Inc., Mississauga, Canada) a fost o soluție de hemoglobină care conținea o legătură încrucișată a hemoglobinei umane polimerizate cu o-rafinoză, care s-a luptat după ce studiile de fază II au fost oprite în 2003 din motive de siguranță. A declarat faliment în 2005.

Hemopure a fost dezvoltat de Biopure Corp și a fost o hemoglobină bovină (vacă) reticulată stabilizată chimic într-o soluție de sare destinată uzului uman; compania a dezvoltat același produs sub denumirea comercială Oxyglobin pentru uz veterinar la câini. Oxiglobina a fost aprobată în SUA și Europa și a fost introdusă în clinici și spitale veterinare în martie 1998. Hemopure a fost aprobat în Africa de Sud și Rusia. Biopure a solicitat protecția falimentului în 2009. Activele sale au fost achiziționate ulterior de HbO2 Therapeutics în 2014.

PolyHeme a fost dezvoltat de peste 20 de ani de Northfield Laboratories și a început ca un proiect militar după războiul din Vietnam. Este hemoglobina umană, extrasă din celulele roșii din sânge, apoi polimerizată, apoi încorporată într-o soluție de electroliți. În aprilie 2009, FDA a respins cererea de licență biologică a Northfield, iar în iunie 2009, Northfield a depus falimentul.

Dextran-hemoglobina a fost dezvoltată de Dextro-Sang Corp ca produs veterinar și a fost un conjugat al polimerului dextran cu hemoglobina umană.

Hemotech a fost dezvoltat de HemoBiotech și a fost o hemoglobină modificată chimic.

Somatogen a dezvoltat un tetramer modificat genetic și reticulat, numit Optro. A eșuat într-un proces de fază II care a fost publicat în 2014 și dezvoltarea a fost oprită.

Un Hb piridoxilat conjugat cu polioxietilenă a fost creat de oamenii de știință de la Ajinomoto și dezvoltat în cele din urmă de Apex Biosciences, o filială a Curacyte AG; a fost numit „PHP” și a eșuat într-un proces de fază III publicat în 2014, din cauza mortalității crescute în brațul de control, care a dus la închiderea Curacyte.

În mod similar, Hemospan a fost dezvoltat de Sangart și a fost o hemoglobină pegilată furnizată sub formă de pulbere. În timp ce studiile timpurii promiteau, Sangart a rămas fără finanțare și s-a închis.

Celule stem

Celulele stem oferă un posibil mijloc de producere a sângelui transfuzabil. Un studiu realizat de Giarratana și colab. descrie o producție ex-vivo la scară largă de celule umane mature din sânge folosind celule stem hematopoietice . Celulele cultivate au avut același conținut de hemoglobină și morfologie ca celulele roșii din sânge. Autorii susțin că celulele au o durată de viață aproape normală, în comparație cu celulele roșii naturale din sânge.

Oamenii de știință din brațul experimental al Departamentului Apărării al Statelor Unite au început să creeze sânge artificial pentru utilizare în zone îndepărtate și să transfuzeze sânge soldaților răniți mai repede în 2010. Sângele este format din celulele stem hematopoietice îndepărtate din cordonul ombilical dintre mama umană și nou-născut folosind o metodă numită blood pharming . Farmingul a fost folosit în trecut pe animale și plante pentru a crea substanțe medicale în cantități mari. Fiecare cordon poate produce aproximativ 20 de unități de sânge. Sângele este produs de Agenția pentru Proiecte de Cercetare Avansată în Apărare de către Arteriocyte. Administrația pentru alimente și medicamente a examinat și a aprobat siguranța acestui sânge din sângele O-negativ prezentat anterior. Utilizarea acestui sânge artificial va reduce costurile pe unitate de sânge de la 5.000 dolari la egal sau mai mic de 1.000 dolari. Acest sânge va servi, de asemenea, ca donator de sânge pentru toate tipurile de sânge obișnuite . Sângele farmaceutic poate fi utilizat în studii umane în 2013.

Vezi si

• Celule artificiale, înlocuitori de sânge și biotehnologie
• Înlocuitor al plasmei sanguine (dezambiguizare)
• Transfuzie de sange
• Operație fără sânge
• Eritromer
• Celule stem din sânge induse
• Sânge teatral

Referințe

linkuri externe

• Cum funcționează sângele artificial la HowStuffWorks