科学家用蚯蚓血红蛋白代替血红蛋白制成人工血液

仿生血液的原理仿生血液，也被称为人工血液或合成血液，是一种可以替代天然血液的人工合成物质。

它的研究利用了生物医学、化学和纳米科技等多个领域的知识，旨在解决临床上的输血困难和血液疾病治疗的问题。

仿生血液的原理可以分为两个方面：1）提供氧和运输营养物质；2）实现免疫调节和体内维持稳态的功能。

首先，仿生血液需要能够有效地提供氧气和运输营养物质。

因为血液是身体内唯一的氧气运输通道，其主要通过红细胞携带氧气到达组织细胞。

为了模拟天然血液的氧气输送功能，仿生血液中通常包含能够携带氧气的物质，如氧化铁纳米颗粒等。

这些纳米颗粒的表面被功能化处理，使其具有较高的氧气吸附能力，并且能够在低氧环境下释放氧气。

这种设计可以使仿生血液能够像红细胞一样，通过循环系统将氧气输送到全身各个组织。

其次，仿生血液还需要具备免疫调节和体内维持稳态的功能。

在天然血液中，白细胞是主要的免疫细胞，它们能够识别和消灭外来病原体。

仿生血液中的免疫细胞模拟了白细胞的功能，可以洞察和应对体内的病理状况。

此外，仿生血液中还添加了一些药物和生物活性物质，用于抑制炎症反应、促进修复和再生。

这些功能化的物质能够调节体内的免疫应答，从而维持身体的稳态。

为了实现上述功能，研究者们通过一系列的科学方法来制备仿生血液。

首先，他们选择合适的载体材料，如纳米颗粒、胶体或聚合物，这些材料具有良好的生物相容性和可调节的物理化学特性。

然后，研究者们通过物理或化学方法将功能性物质（如氧化铁纳米颗粒、药物和生物活性物质）封装或吸附到载体材料上。

这些功能性物质能够与仿生血液中的其他组分相互作用，从而实现所需的功能。

最后，研究者们通过纳米技术等手段调整仿生血液的物理化学性质，以满足临床应用的具体要求。

目前，仿生血液的研究仍处于实验室阶段，离临床应用还存在一定的挑战和困难。

例如，如何解决仿生血液在体内的稳定性问题、如何确保合成物质的生物相容性和安全性等。

此外，仿生血液的制备过程需要对各种参数进行精确控制，这对于实际生产来说也是一个挑战。

第23卷第5期2011年5月化　学　进　展PROGRESS IN CHEMISTRYVol.23No.5　May,2011 收稿:2010年8月,收修改稿:2010年10月　∗教育部新世纪优秀人才支持计划和国家自然科学基金项目(No.20964002,20804031)资助∗∗Corresponding author　e⁃mail:wangrm@人工氧载体研究进展∗殷晓春　王荣民∗∗　何玉凤　朱永峰　裴　菲(西北师范大学化学化工学院生态环境相关高分子材料教育部重点实验室甘肃省高分子材料重点实验室　兰州730070)摘　要　血液需求的激增和异体输血的不安全性等问题的出现,促使人们合成“血液替代品”。

通过对天然氧载体(即血红蛋白)结构与性能的清晰认识,已有多种人工氧载体被成功合成,并应用于临床试验。

人工氧载体可分为全氟碳化合物、血红蛋白基氧载体、合成血红素及其高分子配合物三大类。

全氟碳化合物虽大部分已退出人工血液市场,但因其具有治疗作用,研究工作仍在进行。

为了降低血红蛋白基氧载体的副作用,已采用多种方法对血红蛋白进行改性,如采用化学修饰、微囊包裹(HbV )、重组和仿生纳米等技术。

其中,血红蛋白囊泡模拟红细胞的结构,其粒径相对较大(250nm ),副作用相对较低,是目前血红蛋白基氧载体的发展趋势。

人工合成血红素如栏式卟啉只溶于有机溶剂,为增加其水溶性,可使其与白蛋白、木糖醇酶和环糊精等高分子结合为配合物,经动物实验表明,这些高分子金属配合物在体内具有运送氧气功能。

除主要在临床上用作血液代替品外,人工氧载体还在肿瘤治疗、器官移植和缺血/再灌注损伤的预防等方面具有重要的临床应用价值。

关键词　人工氧载体　血液替代品　血红蛋白　金属卟啉　高分子金属配合物中图分类号:Q71;R973　文献标识码:A　文章编号:1005⁃281X(2011)05⁃0963⁃11Artificial Oxygen CarriersYin Xiaochun Wang Rongmin ∗∗　He Yufeng Zhu Yongfeng Pei Fei(Key Laboratory of Eco⁃Environment⁃Related Polymer Materials of Ministry of Education,Key Laboratory of Polymer Materials of Gansu Province,College of Chemistry and Chemical Engineering,Northwest Normal University,Lanzhou 730070,China)Abstract Because of the increasing demand for blood and the emergence of unsafe issues in allogeneic bloodtransfusion,blood substitutes are attracting increasing interest in chemistry and medical science.Based on the knowledge of the structure and functions of hemoglobin—a typical natural oxygen carrier,many artificial oxygencarriers have been synthesized and applied to clinical trails.Artificial oxygen carriers include perfluorocarbon,hemoglobin⁃based oxygen carrier,synthetic heme and its polymer metal complexes.Although most of the perfluorocarbons could not be applied as blood substitutes,their applications as medicine are still continued because of their therapeutic effect.In order to reduce unwanted side⁃effects of hemoglobin⁃based oxygen carriers,hemoglobin has been modified by many methods,such as chemical modification,microencapsulation,recombinant technology,biomimetic nanotechnology,etc.Among all of the above hemoglobin⁃based oxygen carriers,the particle size of hemoglobin vesicles (HbV)is relatively larger in the simulation of the structure of the red blood cell.It represents one of the tendency of the progress of hemoglobin⁃based oxygen carriers.Most of synthetic hemes,such as pocket porphyrin metal complexes,are only dissolved in organic solvents.In order to increase their·964　·化　学　进　展第23卷water⁃solubility,synthetic hemes have been conjugated with albumin,xylitol enzymes and cyclodextrin and so on. The results of animal trial showed that these polymer metal complexes could transport dioxygen in the animal body. Beside to be used as the blood substitutes in clinical trails,artificial oxygen carriers have other potential clinical uses,such as cancer therapy,organ transplantation and prevention of ischemia/reperfusion injury of tissues and organs.Key words　artificial oxygen carriers;blood substitutes;hemoglobin;metalloporphyin;polymer metal complexesContents1　Introduction2　Nature oxygen carrier—hemoglobin2.1　The structure and function of hemoglobin 2.2　The prosthetic group of Hb—porphyrin and thestructure and function of porphyrin3　Perfluorocarbons—total synthetic artificial oxygen carrier4　Hemoglobin⁃based oxygen carriers(HBOC) 4.1　Chemically modified HBOCs4.2　Hemoglobin⁃vesicles4.3　Recombinant hemoglobin4.4　Nanobiotechnology of hemoglobin4.5　Biomimetic nanoparticles of hemoglobin 4.6　Poly⁃earthworm hemoglobin5　Synthetic heme and its polymer metal complexes 5.1　Synthetic metalloporphyrin with reversiblebinding oxygen function5.2　Albumin binding with hemes5.3　Xylanase binding with the synthetic heme 5.3　Cyclodextrin⁃metal porphyrin combination6　Applications of artificial oxygen carriers6.1　Used as blood substitute6.2　Apply to oncotherapy6.3　Apply to organ transplantation6.4　To prevent ischemia/reperfusion7　Summary1　引言包括人类在内的哺乳动物存活的基本条件是红细胞必须可逆结合和释放氧气,以保证各组织器官的氧气供应[1]。

利用生物技术打造超级战士Name Number College摘要：生物技术一直以来是军事高科技的重要组成部分，在军事仿生学和医学上得到重要应用。

上世纪90年代以来，以美国为首的西方国家利用先进的生物技术意欲打造超过人类机能水平的“超级战士”。

本文对“超级战士”的研究现状进行了总结，展现了美国军方主导的“超级战士”项目及内容，并进行了阐释。

之后对涉及到的相关生物技术（机械外骨骼、脑机技术、转基因技术、人造血技术）进行了总结和分析，对其原理和涉及到的生物学基础知识进行了简要的介绍。

最后对未来三十年内与“超级战士”相关的生物技术发展提出了展望和预想，并提出了可能发展的方向如仿生隐身技术、人体功能增强技术、生物导航技术，对克隆技术在“超级战士”中的应用提出了保留性意见。

关键词：超级战士；生物技术；脑机技术Abstract：Biotechnology has been an important part of military technology, having important application in military bionics and medicine. Since the 1990 s, the us-led western countries used advanced biotechnology to make "super warrior" over the level of human functioning. This papersummarizes the research on "super warrior" and shows the relevant project and content conducted by the U.S. military. After that, the involved related biotechnology (mechanical exoskeleton, brain machine technology, transgenic technology, artificial blood) are summarized and analyzed, and introduced the involved knowledge of the biological basis of its theory briefly.In the last, biotechnology development outlook related to "super warrior" in 30 years are proposed, and the possible development direction such as bionic stealth technology, the human body function enhancement technique, biological navigation technology are put forward. Besides, this paper remains the conservative views on the cloning technology in the application of "super warrior" .Keywords: super warrior, biotechnology, brain-computer technology 生物技术是21世纪一场新的技术革命，技术优先发展的军事领域中犹为如此。

大量输血方案近年来，随着医疗技术的不断进步和人口的增加，对大量输血方案的需求也越来越大。

大量输血方案是一种治疗严重贫血、疾病或创伤导致的血液丢失的方法，可以迅速补充失血并维持患者体内的血液循环。

本文将探讨大量输血的意义、适应症、注意事项以及最新的研究进展。

一、大量输血的意义大量输血方案在一些紧急情况下起着至关重要的作用。

血液是人体中重要的营养和氧气供应来源，当患者失血过多时，及时进行大量输血可以迅速恢复血管内的血浆量，稀释血液中的毒素，并保证组织和器官能够正常运行。

此外，大量输血方案还能够提供足够的血小板和凝血因子，防止患者出现致命的凝血功能障碍。

二、大量输血的适应症大量输血方案适用于以下情况：1. 严重创伤：如大规模出血、危及生命的创伤等；2. 大面积烧伤：烧伤导致的体液丧失严重，需要迅速补充；3. 治疗癌症：某些癌症治疗过程中可能会引发严重贫血，需要进行大量输血；4. 放射治疗或化疗：这些治疗方法常常会导致血小板减少、贫血等现象，需要输血；5. 其他严重出血等紧急情况。

三、大量输血的注意事项大量输血方案虽然在一些危急情况下是必要的，但也需要注意一些问题：1. 供血者筛选：供血者应符合相关安全标准，确保输血过程中传播疾病和产生其他不良反应的风险最小化；2. 输血溶液选择：需要根据患者的具体情况选择合适的血液成分输注，包括红细胞悬液、新鲜冰冻血浆等；3. 监测治疗反应：在输血过程中，应密切监测患者的血压、心率、氧合情况等指标，并根据需要进行调整；4. 避免并发症：输血过程中可能会出现一些并发症，如输血反应、感染等，需及时处理和预防。

四、大量输血的最新研究进展在大量输血方案的研究中，科学家们正在努力改进和创新。

以下是一些最新的研究进展：1. 人工血液：科学家们正在研发人工血液，以替代传统的血液输注，这将减少输血风险并提高输血的效果；2. 休克疗法：休克是一种严重的血液循环障碍，科学家们正在研究利用大量输血方案来治疗休克，以提高患者的生存率；3. 个体化输血方案：根据患者的具体情况和需要，科学家们正在研发个体化输血方案，以提高治疗效果和减少不必要的输血；4. 输血替代物：为了减少供血者的需求和输血的风险，科学家们正在研究和开发可代替输血的替代物，如人工血液、血红蛋白等。

人造血首次注入人体作者：刘晓莹来源：《科技视界》2011年第32期人造血是一种乳白的、完全人工合成的复苏DA，以代替人血中输送氧气的血红蛋白。

1933年，人造血首批研究取得成果。

1966年，美国辛辛那提大学的两位教授格拉克和高兰做了一次示范表演，将一只小鼠完全浸没在全氟化碳液中仍能活着，这是因为在这种溶液中小鼠仍能得到生存所必需的氧气，所以不至于因窒息而死亡……人造血是一种乳白的、完全人工合成的复苏DA，以代替人血中输送氧气的血红蛋白。

美国《大众科学》月刊网站本月11日报道，人造血首次成功注入人体，这意味着未来输入人造血可能成为普遍现象。

人造血是一种乳白的、完全人工合成的复苏DA，以代替人血中输送氧气的血红蛋白。

1933年，人造血首批研究取得成果。

1966年，美国辛辛那提大学的两位教授格拉克和高兰做了一次示范表演，将一只小鼠完全浸没在全氟化碳液中仍能活着，这是因为在这种溶液中小鼠仍能得到生存所必需的氧气，所以不至于因窒息而死亡。

但是，这种全氟化碳溶液不能同血液混合。

人造血首次注入人体美国《大众科学》月刊网站本月11日报道，人造血首次成功注入人体，这意味着未来输入人造血可能成为普遍现象。

巴黎皮埃尔与玛丽·居里大学的吕克·杜艾从志愿者的骨髓里提取出了造血干细胞，并促使这些造血干细胞产生红血球。

杜艾的研究小组为了跟踪这些培养细胞，将100亿个细胞(相当于2毫升的血液)注入骨髓捐献者体内。

5天后，有94%-100%的培养细胞仍在人体血管内流动。

26天后，有41%-63%的细胞仍然存活着，这是人体自然生产的细胞的正常存活率。

这些细胞就像正常血液细胞一样发挥作用。

纽约芒特西奈医疗中心的安娜·丽塔·米利亚乔说：“这表明，这些细胞没有两个尾巴或者三个犄角，它们在人体内正常存活。

”这对国际医学界而言是巨大的好消息。

杜艾说：“研究结果表明，无限量的血液储备已近在咫尺。

”尽管发达国家的献血者人数不断增加，但是，全球仍非常需要血液储备。

《生物无机化学》复习思考题一、名词解释人造血液：利用和血红蛋白相同的加工处理方法，维持血压不变，将扮演搬运各种物质角色的白蛋白中放入血红素分子，制成的白蛋白血红素。

Bohr 效应：由于PH或CO2分压变化而改变血红蛋白氧合能力的现象称为；铁硫蛋白：含Fen Sm簇核的非血红素铁蛋白，为氧的传递体。

单加氧酶：催化分子氧的一个氧原子与底物加合；双加氧酶：催化分子氧的两个氧原子与底物加合；天然氧载体:具可逆载氧能力，能够将氧分子运输到不同的组织中的载体蛋白质；生物无机化学：用无机化学（特别是配位化学）的理论和方法去研究和阐明参与生物体内化学反应的痕量（金属）元素所起的作用以及它们同生物功能的相互关系的学科；生物配体：多数情况下，金属元素在生物体内不以自由离子形式存在，而是与配体形成生物金属配合物。

这些在生物体内与金属配位并具有生物功能的配位体称为生物配体。

最适营养浓度定律：对于人体必需的某种元素，当其缺乏时，生物体不能成活；其浓度适量时生物体茁壮成长；当其过量时则会对生物体产生毒害作用；必需痕量元素: 生物体不可缺少的，其干重含量小于0.01%的必需元素；配体疗法：即金属解毒，选择合适的配体与被促排的金属元素结合形成配合物排出体外；离子载体：能够提高膜对某些离子通透性的载体分子；可运载某些离子通过细胞膜，分为活动载体和通道载体；（有环状和链状之分）血红素蛋白：以血红素为辅基的蛋白质；包括血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、过氧化氢酶等；铁蛋白：广泛存在于动植物组织中，以一个含铁的微团为核心的一种储铁蛋白；铁传递蛋白：一种与金属结合的糖蛋白，含两个结构域，与两个铁原子结合,起铁的传递作用；末端氧化酶：处于呼吸作用的电子传递链中最末端，最终把电子传递给氧分子形成H2O或H2O2的氧化酶类。

金属蛋白：由蛋白质和金属离子共价结合形成的蛋白质。

如血红蛋白、铜蓝蛋白等。

非血红素铁蛋白：不含血红素辅基的但含铁的一类蛋白；如铁蛋白、铁传递蛋白。

关于血液和血液制品与人类生活的关系的调查报告调查人：周云勇调查时间：2011-10-9资料来源：互联网调查提纲：一、调查目的：了解血液和血液制品与人类生活的关系二、调查途径：上网查阅三、调查内容：1．医院血库每天的用血量，以及这些血液的来源、处理、保存情况；2．为病人输血时，医院及病人各应注意的问题；3．献血时，医疗单位及献血者各应注意的问题；4．自体输血的方法和效果；5．人造血的成分和应用；6．常见血液制品的种类和用途等。

调查结果：一、医院血库每天的用血量，以及这些血液的来源、处理、保存情况。

小医院一般每天用血量在400～500ml左右，大医院一般每天用血量在80000ml左右。

血液来源分为自体输血和无偿献血两种方式。

自体输血是指收集自体血液，在需要时再输还本人。

即它是用自己的血液经过一定的处理后回输给自己。

《中华人民共和国献血法》已由中华人民共和国第八届全国人民代表大会常务委员会第二十九次会议于１９９７年１２月２９日通过，现予公布，自１９９８年１０月１日起施行。

鼓励健康成年人积极参加无偿献血活动。

献血后，献血者的血将由不同的检验人员用不同的检验设备和不同厂家生产的试剂进行严格的初检与复检。

①初检：检查肝功能、乙肝、丙肝、梅毒、艾滋病、血比重、血型等。

②复检：复核血型无误后，再次检查肝功能、乙肝、丙肝、梅毒、艾滋病等。

检验合格后，方可送入血库保存。

二、为病人输血时，医院及病人各应注意的问题。

严格执行配血制度，认真做好血型测定和血型交配，输血前认真核对输血人和受血人的姓名、血型、检查血袋包装是否完整无损、有无血凝块、有无过期。

输血中严格执行无菌操作，认真观察病人反应。

输血过程最大的威协是血型错误发生急性溶血反应。

具体注意事项：1．输血时，医院应注意的问题。

第一，输血前，医院必须有两名医护人员带病人病历到病人床前进行“三查八对”，即对病人的姓名，年龄，血型，病床号，病案号，病史等，并将病人的血液和准备输入的血液进行交叉配血。