12.2.2红细胞代用品
红细胞代用品是指在损伤和其他危急情况下可以临时替代人全血的氧载体总称。红细胞代用品保存、运输方便，能免除配血型，避免病毒交叉感染，同时可成为治疗心脑血管缺氧性疾病和辅助治疗肿瘤的新药。目前研制的红细胞代用品主要包括全氟碳化合物、修饰血红蛋白和万能红细胞等几大类，主要产品已进入Ⅲ期或Ⅱ期临床试验，取得了令人瞩目的成绩，有望在不久的将来加速发展并实现商品化。有关红细胞代用品的研究对解决世界范围内的血源紧张有着极其重要的意义。
12.2.2.1全氟碳化合物
全氟碳化合物是一类完全由化学合成的具有溶解氧功能的惰性物质，在分子结构上类似于碳氢化合物，只是氢原子被氟原子代替。这类物质具有极高的携带氧气和二氧化碳的能力，溶解于氟碳液体中的气体很容易被组织摄取。
虽然全氟碳化合物不溶于水，但与表面活化剂乳化后则可进行输注，对治疗呼吸困难综合征效果显着。目前，在欧洲，PFC乳液已完成Ⅲ期临床实验，展现了良好的应用前景。
全氟碳化合物的优点是可以直接用化学方法合成，它的生产不依赖于过期的人血或其他生物来源的血液，可大量生产；而且还避免了异体输血导致的交叉感染。但全氟碳化合物释放氧的速度过快，易造成局部氧积累而其他部分氧缺乏的不平衡供氧，引起组织损伤；另外其存储不便，在体内代谢较慢，存在类似感冒症状的副作用，因此应用具有一定局限性。
12.2.2.2血红蛋白氧载体
血红蛋白存在于红细胞中，由四个亚基单元构成，是负责氧气传递的主要蛋白质，占红细胞蛋白质的90％以上。与红细胞不同，血红蛋白溶液可以用巴斯德消毒、超滤和化学法等方式灭菌，从而能够除去引起AIDS、乙型肝炎等的病原微生物。因为没有红细胞表面抗原决定簇，无需进行交叉验血，省时，也减少了对设备的要求。此外，产品可以进行真空冷冻干燥，并以干粉的形式长期贮存。
早在1937年，血红蛋白就被试验代替血液输血，但出现了严重的肾毒性，死亡率较高，最终停止试验。后来研究发现脱离了红细胞的血红蛋白存在以下问题：①人红细胞氧与血红蛋白的结合和释放主要由2，3—二磷酸甘油酸调节，无基质血红蛋白由于缺少细胞内2，3—二磷酸甘油酸，血红蛋白对氧的亲和力升高，影响氧向组织的释放。②游离血红蛋白在循环中存活期很短，其四聚体迅速分解成单体和二聚体。解聚体不但传递氧的能力下降，而且由于分子量很小，容易从肾脏滤出，形成血尿，其代谢产物还会在肾小管腔内产生毒性效应。③引起平均动脉血压升高，其原因可能是血红蛋白分子结合并带走血管扩张剂一氧化氮，使血管收缩、血压升高。④血红蛋白失去红细胞内还原酶系统调节，易氧化成高铁血红蛋白，失去携氧能力并产生自由基。因此，血红蛋白不能直接用作红细胞代用品。
人们对血红蛋白进行了化学修饰，主要有以下几种：①交联血红蛋白；②聚合血红蛋白；③共轭结合血红蛋白。
（1）交联血红蛋白
通过交联剂如琥珀酰阿司匹林、棉子糖、戊二醛等，将血红蛋白分子内的亚基连接起来，形成完整四亚基结构的四聚体或多聚体。交联血红蛋白半衰期随着其分子量的增大而延长，从而有较长的循环时间，克服游离血红蛋白半衰期短的缺点；且能够在正常的生理条件下工作，不需要提高氧分压，这点又优于全氟碳化合物。
但是，使用交联血红蛋白会导致体内生成—OH自由基，对组织造成损伤，大分子的交联血红蛋白会导致血黏度升高。交联血红蛋白还不可逆地杀死神经元，特别是当蛛网膜出血，血脑屏障受损时其神经毒更为显着。另外，交联血红蛋白还导致恶心、呕吐、腹泻、语言障碍、腹痛、腹胀及烧心。
其制备方法一般是，从过期的人血或动物血（例如牛血）中提取血红蛋白，再用化学交联剂将提取的血红蛋白交联起来，成为天然血红蛋白的四个亚基结构的四聚体或多聚体。
（2）多聚血红蛋白
在游离血红蛋白中加入5‐磷酸吡哆酸，2，3—二磷酸甘油酸类似物，使对氧的亲和力降低到与全血相当，然后用硼氢化钠还原并稳定连接物，最后用组织固定剂戊二醛使邻近的分子发生聚合。目前用此方法研制并进入Ⅲ期临床试验的血液代用品有两个：Poly Heme（North fieldLa boratories.Chicago.1L）和Hemopure（Biopure Corp Cambridge.MA）。
（3）偶联血红蛋白将血红蛋白分子与其他可溶性的聚合物偶联制得。聚乙二醇牛血红蛋白偶联物（PEG‐bHb）是以牛血红蛋白为基质的携氧剂与血容量扩容剂，具有改变药代动力学，增加溶解度，提高稳定性，减少给药剂量，减低毒副作用等优点，主要用于治疗急性失血、贫血等。
12.2.2.3人工红细胞
用脂质体膜包裹天然血红蛋白分子，或基因重组血红蛋白及化学合成血红蛋白成为人工红血球，大小与红血球相似。目前正在研制的第三代红细胞代用品就是采用微囊化技术在血红蛋白外包裹一层半透性薄膜———微囊化血红蛋白。对微囊化血红蛋白的研究主要集中在对微囊尺寸的控制、成膜材料通透性的调节以及膜表面性质与体内代谢途径的研究等方面。虽然微囊化血红蛋白的研究取得了很大进展，而且是目前为止最接近人天然红细胞的产品，但距离实际临床应用还有一定的距离，主要是因为工艺条件比较复杂，生产成本远高于人全血。
12.2.2.4万能红细胞
人类ABO血型系统是由红细胞表面抗原的糖链所决定的。用酶将A、B型红细胞表面糖链上比O型血红细胞多余的糖分子切除掉，人工制备出O型红细胞；或用甲基聚乙二醇等高分子聚合物将A、B型红细胞细胞膜上的抗原封闭，使其成为无免疫原性的万能型红细胞。这样，在紧急情况下无需配型即可应用。
12.2.3血小板代用品
血小板是血液主要成分之一，主要参与止血、防御和组织创面的修复等过程。血小板极其脆弱，半衰期非常短暂，仅为7~10天。血小板离体后很容易被激活从而丧失止血活性，因此，在体外难以保证在常温下长期稳定保存。而特殊的保存方法因其具有保存期过短、贮存温度控制要求过严或需要庞大、高耗能的冰冻设备等缺点，难以适应大的自然灾害及战争等极端条件下的急救之需要。加之，近年来对血小板的需要越来越多，其供给已不能满足临床需要。因此，研发新的保存方法和新型血小板代用品势在必行。
研究证实，生理止血的一个关键步骤是血小板黏附、聚集在受损血管内皮下暴露的胶原上并激活凝血酶原，而参与这一过程的主要成分是血小板细胞膜表面的磷脂和糖蛋白。
因此，开发血小板代用品的思路有二：其一，以血小板为原料从中分离细胞膜成分，单独或与其他物质合成具有一定止血功能的血小板代用品；其二，人工合成能够在一定程度上模拟血小板功能的代用品。自20世纪80年代末美国、欧洲、日本等地区先后开展了血小板代用品的研制工作。目前大多数代用品均处在实验阶段，只有两项研究进入临床前和临床研究阶段。
人工合成的新型血小板代用品尽管缺乏完整血小板的许多功能特征，它只能部分地代替或行使正常血小板的止血功能。但由于其具有易贮存、易运输、免疫原性低、可反复输入等优点，可望解决同种异型血反复输入后的血小板抵抗及潜在的血源性污染等问题，特别适宜需反复输血的特殊病人和战争等极端条件下的输血需求。由此可见，新型血小板代用品有广阔的应用前景和巨大的经济效益，在我国开展此类研究十分紧迫和必要，有着重要的临床意义和军事意义。
【合作讨论】
课前讨论
1.目前输血存在哪些问题？应怎样克服？
2.请介绍血液代用品研究的意义。
3.什么是静丙？请介绍一下静丙的使用现状。
4.请介绍血液代用品研究的意义。
课后讨论
1.举例说明基因工程抗体的优势。
2.请介绍血小板代用品的研究现状。
3.请介绍血液代用品发展的历程。
4.介绍血液代用品的基本要求与特点。
【复习思考题】
1.血液成分制品有哪几类？其作用分别是什么？
2.血浆增量剂有哪几种？
3.血液代用品有哪几类？
4.为什么要对游离血红蛋白进行修饰或包裹？
5.免疫球蛋白药物包括哪两类？
6.简述低温乙醇法生产白蛋白的工艺过程及注意事项。