Nærmere kunstig blod

Små, myke gelepartikler smyger seg gjennom de tynneste blodårene. Ett viktig hinder for framstilling av kunstige røde blodlegemer er trolig fjernet.

Publisert

Materialet hydrogel er tatt i bruk for å lage de kunstige røde blodlegemene. Foreløpig kan de ikke transportere oksygen, men har andre viktig egenskap: De er små og elastiske.

Tidligere forsøk på å lage kunstige blodlegemer har nemlig endt med at de små partiklene blir silt ut av milten etter bare noen timer. Milten har til oppgave å fjerne gamle røde blodlegemer, som også blir stive etter rundt 120 døgn i sirkulasjon.

De kunstige blodlegemene overlevet ikke så lenge, men klarte likevel å holde seg 30 ganger lengre i omløp enn de stivere variantene, heter det i en nyhetsmelding fra University of North Carolina.

Elastiske hydrogel-partikler som etterligner røde blodlegemer. (Foto: Timothy J. Merkel og Joseph M. DeSimone, University of North Carolina at Chapel Hill)
Elastiske hydrogel-partikler som etterligner røde blodlegemer. (Foto: Timothy J. Merkel og Joseph M. DeSimone, University of North Carolina at Chapel Hill)

Støper blodlegemer

De kunstige blodlegemene blir laget med en spesiell teknikk som kan støpe partikler helt ned til noen titalls nanometer.

Teknikken er utviklet av Joseph DeSimone, som har vært med på å lede forskerteamet ved University of North Carolina.

Da de kunstige blodlegemene skulle støpes, ble formene fylt med et materiale som kalles hydrogel. Det består av polymerer, lange kjedede molekyler, som danner nettverk i vann.

Elastisk hydrogel

Alle hulrommene i nettverket virker som hårrør. De er sterkt vannsugende, og nettverket holder på vannet. Hydrogel brukes derfor i blant annet bleier.

I de kunstige blodlegemene utnyttes elastisiteten i det myke nettverket av vann og plasttråder. Den gjør det mulig for de seks mikrometer store hydrogelklumpene å smyge seg gjennom de tynneste blodårene i kroppen, for eksempel i lungene.

Foreløpig er de bare brukt i forsøk med laboratoriemus.

Vil tilsette hemoglobin

Forskerne vil nå arbeide videre for at hydrogel-partiklene virkelig skal kunne transportere oksygen, slik som ordentlige røde blodlegemer.

Planen er å gjøre dem enda likere røde blodlegemer i formen, og feste hemoglobinmolekyler inne i hydrogelet, opplyser DeSimone i en e-post til forskning.no.

Hemoglobin er proteinet som tar opp og frigjør oksygen, og gir fargen til de røde blodlegemene.

Utfordringen er å holde hemoglobinet på plass ved hjelp av nettverket av polymerer i hydrogelet. Hvis hemoglobinet unnslipper, kan det nemlig blant annet skade nyrene.

De kunstige blodlegemene må også få tilført spesielle molekyler som gjør at hemoglobinet tar opp og frigir oksygen i riktige mengder, forklarer DeSimone i e-posten.

Lang historie

Forsøk på å lage kunstig blod har en lang og makaber historie. Forskjellige væsker har gjennom årene vært forsøkt: øl, urin, melk, plantesafter og dyreblod.

Nyere bloderstatninger har bare kunnet erstatte væsketapet ved blødninger, ikke frakte oksygen fra lungene til cellene i kroppen.

I 1966 klarte forskerne riktignok å lage en bloderstatning som fraktet oksygen ved hjelp av stoffet perfluorkarbon. Men oksygentransporten var mye dårligere enn hva røde blodlegemer kunne klare.

Risiko

Forsøk er også gjort med bloderstatninger der hemoglobinet i røde blodlegemer blir brukt i ren form.

Men også her transporteres det mye mindre oksygen. Det frie hemoglobinet gir ikke fra seg oksygenet i cellene på samme måte som de røde blodlegemene.

Denne typen kunstig blod har også vist seg å gi økt risiko for hjerteanfall og død. Det er fortsatt under utvikling, blant annet av det amerikanske militæret.

Flere fordeler

En av de store fordelene med kunstig oksygenfraktende blod er nemlig at det kan oppbevares lenge og gis raskt til sårede i kampsituasjoner.

Det er også andre gode grunner til å utvikle kunstig blod. Pasienter med forskjellig blodtype kan få samme blod.

Sykehusene blir også mindre avhengige av blodgivere, når etterspørselen øker fra en eldre befolkning som krever flere operasjoner.

Dessuten er kunstig blod tryggere. HIV-infisert blod er et stort problem i mange deler av verden.

Referanse/lenker:

Timothy J. Merkel et.al: Using mechanobiological mimicry of red blood cells to extend circulation times of hydrogel microparticles, PNAS, 11. januar 2011, vol.108, no.2, s.586-591

Nyhetsmelding fra University of North Carolina