科学家成功制造出“全能型”红细胞 不仅输送氧气到全身还能检测出危险毒素

科学家们试图开发人造红细胞，模仿天然红细胞的有利特性，如柔韧性、氧气运输和长循环时间。但到目前为止，大多数人工红血球都具有天然红血球的一个或几个关键特征，但并非全部。现在，研究人员在ACS纳米杂志上报道，已经合成了具有细胞所有自然能力的红血球，而且还有一些新的功能。

红细胞(RBCs)从肺部吸收氧气，并将其输送到身体组织。这些圆盘状的细胞含有数以百万计的血红蛋白分子——一种结合氧气的含铁蛋白质。红细胞具有高度的柔韧性，这使它们能够挤过微小的毛细血管，然后弹回原来的形状。

这些细胞的表面还含有蛋白质，使它们能在很长时间内通过血管循环而不被免疫细胞吞噬。Wei Zhu、C. Jeffrey Brinker和同事们想要制造出具有与天然红细胞相似特性的人造红细胞，同时还能完成治疗药物输送、磁靶向和毒素检测等新任务。 

研究人员首先在捐献的人类红细胞表面涂上一层薄薄的二氧化硅，从而制造出了这种合成细胞。他们将带正电和负电的聚合物分层覆盖在二氧化硅红细胞上，然后蚀刻二氧化硅，产生灵活的复制品。最后，研究小组在这些复制品的表面涂上天然的红细胞膜。

人造细胞在大小、形状、电荷和表面蛋白方面与天然细胞相似，它们可以挤过模型毛细血管而不变形。在小鼠试验中，合成红细胞持续时间超过48小时，没有观察到毒性。研究人员在人造细胞中装入血红蛋白、一种抗癌药物、一种毒素传感器或磁性纳米颗粒，以证明它们可以携带“货物”。 

研究小组还发现，新的红细胞可以充当细菌毒素的诱饵。研究人员说，未来的研究将探索人工细胞在医学应用方面的潜力，如癌症治疗和毒素生物传感。

这一研究获得的经费资助来自美国空军科学研究办公室、桑迪亚国家实验室的实验室指导研发项目、能源部科学办公室、国家卫生研究院和中国国家自然科学基金。

人造血液

血液是一种特殊类型的结缔组织，由白细胞、红细胞、血小板和血浆组成。它在人体内有多种功能。血浆是一种细胞外物质，由水、盐和各种蛋白质以及血小板组成，它们能促进血液凝结。血浆中的蛋白质与空气发生反应并变硬以防止进一步出血。白细胞负责免疫防御。它们寻找入侵的生物体或物质，并将其对人体的影响降到最低。

血液中的红色细胞产生明亮的红色。仅两滴血就含有大约10亿个红细胞。这些细胞负责在全身运输氧气和二氧化碳。它们也对“打字”现象负有责任。这些细胞的细胞膜上有被身体识别为自身的蛋白质。因此，一个人只能使用与自己血型相配的血液。目前，人造血液制品仅用于替代红细胞的功能。把现在正在开发的产品称为氧气载体，而不是人工血液，可能会更准确。

多年来，科学家一直在努力制造出媲美真血的人造血液，去年12月，来自日本的研究人员发明了可以普遍用于任何血型的人工血液，他们在兔子身上进行了试验，并取得了良好的结果。

世界各地的创伤治疗所面临的问题之一是确定正确的血型进行输血。目前，当医务人员不确定某人的血型时，他们会使用O型阴性。

在这一研究中，科学家用了10只不同的兔子，这些兔子遭受了肝损伤造成的致命性出血。 10只兔子中就有6只存活下来，他们说这是正常输血的平均存活率。 兔子也没有显示出人造血有任何严重副作用的迹象。

作为人工血液的一部分，科学家们还创造了直径只有250纳米的“血红蛋白囊泡”，作为氧气载体。它们也需要制造这些囊泡因为在人体中我们有血红蛋白，它是我们身体组织的氧气的天然载体。

这种人工血液含有血小板和红细胞，在正常温度下可以储存一年以上。他们将储存每一个从细胞膜上提取的脂质体，以转移氧气和止血。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源：

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200603122955.htm

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b08714