“白色血液”創(chuàng)奇跡

王震元

紅細(xì)胞生命閃光 小田鼠“復(fù)活”感悟

在人體的血液中有一種紅細(xì)胞，俗稱紅血球，它是血細(xì)胞中數(shù)量最多的一種。從個頭兒來說，它排行第二，僅小于白細(xì)胞，直徑通常為6～9微米。如果把10多個紅細(xì)胞排列起來也只有一根頭發(fā)絲那么粗，但它的數(shù)量卻多得驚人，在1立方毫米（即大頭針那么大）的血液里就有400～500萬個，一個成人全身的血液中約有25萬億個紅細(xì)胞。當(dāng)然，僅憑肉眼是看不見紅細(xì)胞的。紅細(xì)胞就像一個圓圓扁扁的小燒餅，兩面都向內(nèi)凹，無核。紅細(xì)胞的主要成分是血紅蛋白，它容易和氧結(jié)合或分離，因而具有運輸氧氣的功能。每個紅細(xì)胞好似一艘小船，“船艙”里裝著血紅蛋白。當(dāng)血液流過肺部組織時，肺里的氧氣也被裝進(jìn)“船艙”里，氧分子與血紅蛋白結(jié)合形成氧合血紅蛋白。當(dāng)血液流經(jīng)其他組織時，紅細(xì)胞就把結(jié)合的氧從“船艙”里卸下來，供全身各處細(xì)胞組織氧化之用。

此外，紅細(xì)胞還可帶走細(xì)胞在新陳代謝過程中不斷產(chǎn)生的廢氣——二氧化碳。換句話說，細(xì)胞組織就是靠紅細(xì)胞中的血紅蛋白供給的氧氣維持生命的。因而，當(dāng)人體由于種種原因，失血量超過體重的30%時，就會有生命危險。而輸入傷（病）員體內(nèi)的血液，必須來自血型相配的健康獻(xiàn)血者。血型配對需要花費一定的時間。但當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重自然災(zāi)害、突發(fā)事故和戰(zhàn)爭，短時間出現(xiàn)大批傷（病）員時，就會導(dǎo)致供不應(yīng)求的“血荒”。于是，科學(xué)家就萌生了研制血液代用品（即“人造血液”）的構(gòu)想。

血液代用品最早的探索始于二戰(zhàn)結(jié)束后的1946年，科學(xué)家德克模擬血紅蛋白的結(jié)構(gòu)，合成了一種鈷組氨酸絡(luò)合物。1965年，又有兩位科學(xué)家合成了兩種血紅素的衍生物。由于它們的化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定，輸氧能力又很低，因而都以失敗告終。這項研究看似真的到了“山窮水盡疑無路”的地步了……

1966年的一天，在美國辛辛那提大學(xué)的一間實驗室里，一只實驗用的田鼠從籠子里逃了出來，在倉皇逃竄過程中，不小心跌入一只裝有代號為FX80溶液的容器中。由于容器高且器壁光滑，田鼠雖多次蹦跳，仍無法脫身，結(jié)果咕嚕咕嚕地喝了幾大口溶液后，終于沉入了容器底部。幾個小時之后，主持這項研究工作的利蘭·克拉克教授偶然發(fā)現(xiàn)這只看似已“溺亡”的田鼠，就把它撈出來，并排空了其呼吸道及胃中的溶液。一會兒，這個小家伙竟奇跡般地逐漸蘇醒了過來。克拉克再把幾只大白鼠故意丟進(jìn)溶液里，2小時后撈上來，它們也都奇跡般地存活了?？梢娺@絕非偶然現(xiàn)象?？死诉M(jìn)一步分析后發(fā)現(xiàn)，原來這種溶液溶解氧的能力竟是水的15倍，輸送氧的能力也比血紅蛋白強(qiáng)得多。“柳暗花明又一村”，克拉克瞬間產(chǎn)生了靈感：這種溶液不正是很好的人體血液代用品嗎？但解決問題真的這樣簡單嗎？

謁先驅(qū)重洋遠(yuǎn)涉 濟(jì)蒼生“天使”獻(xiàn)身

1967年，美國賓夕法尼亞大學(xué)的斯拉維特教授，嘗試著用克拉克發(fā)明的這種分子式為C8H16O的溶液，注射進(jìn)一只大白鼠的靜脈，幾個星期后大白鼠卻死了。原來這種氟碳化合物的顆粒太大，不容易從體內(nèi)排出而導(dǎo)致大白鼠慢性中毒。1968年，美國哈佛大學(xué)的蓋耶教授又改用全氟三丁胺和聚氯乙烯、聚氯丙烯的共聚物，制成顆粒比較小的乳狀液，置換了另一只大白鼠的全部血液。但它存活的時間更短，只有幾個小時。原來這種小顆粒的乳狀液雖然可以通過尿道和汗腺排出，但卻在大白鼠的微血管內(nèi)聚集成簇，堵塞了血管。

為此，國際醫(yī)學(xué)界的有關(guān)人士達(dá)成共識，如果要用這種氟碳化合物置換人體血液，必須滿足兩個條件：首先，該化合物進(jìn)入人體后，在完成輸氧功能前必須長時間停留在血液中，任務(wù)完成后又要迅速“撤離”；其次，該化合物在貫流心、腦、肝、肺、腎等重要器官以及末梢組織后，不能產(chǎn)生功能障礙或病變，更不允許致癌和致畸。

就在美國科學(xué)家作進(jìn)一步研究的同時，正在歐洲旅行的日本大阪綠十字制藥公司經(jīng)理內(nèi)藤良一醫(yī)生，千里迢迢地趕到美國拜訪克拉克?？死诉@位“人造血液”的先驅(qū)者坦言，盡管改用了另一種顆粒較小的氟碳化合物——全氟萘烷，注射入動物體內(nèi)后粒子會發(fā)生膨脹，仍舊有一定副作用。內(nèi)藤良一回國，立即與神戶大學(xué)外科醫(yī)生光野孝雄合作，經(jīng)過幾百次試驗篩選，終于在1978年制成了一種將全氟萘烷和全氟三丙胺按7：3混合的乳劑，它后被定名為“氟溶膠乳劑DA”。這是一種像牛奶那樣的乳白色懸浮溶液，“白色血液”的名稱也由此而來。這種顆粒小于0.1微米的懸浮溶液不僅可以從尿道、汗腺排泄，而且還能通過肺泡攜帶二氧化碳一起呼出體外。用這種乳劑給大白鼠、家兔、狗和猴等實驗動物換血后，效果良好。64小時內(nèi)，大部分乳劑被動物排出，4周后基本排凈，8周后幾乎沒有殘存，此時動物們已經(jīng)新生了自己的血液。它們都活得很健康，沒有異常跡象。

但是，動物實驗終究無法替代人體實驗，這種乳劑如果用在人體上又會怎樣呢？此時，無愧于“白衣天使”稱號的內(nèi)藤醫(yī)生以大無畏的獻(xiàn)身精神，要求在他身上實驗。實驗人員首先為他注射50毫升，又注射了50毫升……直至增加到一次注射200毫升，仍安全無恙。另有10名志愿者也進(jìn)行了相同的臨床試驗，同樣無異常反應(yīng)。后經(jīng)他們進(jìn)一步測定表明，這種“人造血液”進(jìn)入人體后絕大部分在64小時內(nèi)就由皮膚和呼吸道排出，留存在肝脾內(nèi)的少量殘余，經(jīng)過65天就可徹底清除，對受血者的肝、脾、腎、肺和心肌等重要器官、組織均無不良影響。于是，1979年2月，日本醫(yī)學(xué)界正式宣告：“人造血液”研制成功！那么，誰將是第一位受益者呢？

守教規(guī)生死抉擇 邁新步征途漫漫

1979年4月，日本福島醫(yī)科大學(xué)的醫(yī)生在給一名病人做了前列腺手術(shù)后，病人出現(xiàn)了胃部大出血的并發(fā)癥，但給病人輸入1000毫升“人造血液”后，卻收到了良好效果。同年5月，這所大學(xué)的外科醫(yī)生利用“人造血液”，又給兩名患者進(jìn)行了單腎移植手術(shù)。手術(shù)前，醫(yī)生先從一位死者體內(nèi)取出一對健康的腎臟，放到特制的貯存裝置中，并用大量“人造血液”輸入腎血管。由于獲得了充分的氧氣供應(yīng)，這對離體腎的存活時間由一般情況下的30分鐘延長到了6小時，為下一步的腎臟移植贏得了更多的寶貴時間。在分別接受腎臟移植手術(shù)后，兩位患者都未產(chǎn)生任何不良反應(yīng)。這兩次手術(shù)由于時間相距很近，因而統(tǒng)一被認(rèn)為是世界上第一次將“人造血液”應(yīng)用于臨床，并獲得成功的案例。

1979年11月，美國明尼蘇達(dá)州大學(xué)附屬醫(yī)院收治了一位67歲、名叫朱克遜的老年患者，他因術(shù)后嚴(yán)重貧血而生命垂危。但病人是一位“耶和華見證人會”的虔誠教徒，按照教規(guī)，是嚴(yán)禁輸入人血的。因而，“人造血液”對這位特殊病人的康復(fù)，是有效且唯一的選擇。

1980年，中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所與第三軍醫(yī)大學(xué)合作，經(jīng)過5年的辛勤努力，也制成了“人造血液”。同年6月19日，當(dāng)時的上海第一醫(yī)學(xué)院附屬中山醫(yī)院首次為一位腎功能衰竭患者輸入250毫升“人造血液”，并獲得成功。接著，該院又分別用“人造血液”為一位腎結(jié)石患者與一位結(jié)核性膿腎女患者作為手術(shù)用血，同樣獲得滿意的效果。

與人體血液相比，“人造血液”不僅通用性強(qiáng)，不受患者血型的限制，而且“壽命”長。人體血液必須置于4℃～6℃的冰箱內(nèi)，保存時間不能超過2年。但“人造血液”由于化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不僅毋需冷藏，而且可保存長達(dá)數(shù)年之久。此外，“人造血液”的分子小于紅細(xì)胞，因而用于搶救毛細(xì)血管已收縮的休克病人，比使用人體血液的效果更好。“人造血液”由現(xiàn)代化工廠大批量生產(chǎn)，經(jīng)過嚴(yán)格的消毒無菌處理，既可保證充分供應(yīng)，又不會產(chǎn)生因輸入人體血液而可能導(dǎo)致的“交叉感染”問題。

但是，事物總是“一分為二”的，目前的“人造血液”還存在諸多不足之處。首先，“人造血液”輸入人體后，一般只能維持48～72小時，平均60小時后，就通過呼吸和尿液排出體外；其次，“人造血液”只是部分代替了紅細(xì)胞輸送氧氣，排出二氧化碳的作用，而不具備運送營養(yǎng)物質(zhì)，維持體內(nèi)酸堿和電解質(zhì)平衡，以及凝血、免疫等正常生理功能。

因而，進(jìn)入新世紀(jì)后，已經(jīng)有10多個國家的醫(yī)學(xué)研究者和生物化學(xué)家緊密合作，為研究新一代具有完整人體血液生理功能的“人造血液”費盡心血。但征途漫漫，在這場特殊的“馬拉松賽”中，究竟誰能“獨領(lǐng)風(fēng)騷”，人們將拭目以待。

絡(luò)合物：分子或者離子與金屬離子結(jié)合，形成很穩(wěn)定的新離子的過程稱為絡(luò)合反應(yīng)，生成的物質(zhì)叫做絡(luò)合物。

衍生物：一種簡單化合物中的氫原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)取代而衍生的較復(fù)雜的產(chǎn)物。

共聚物：由兩種或兩種以上單體共同參加的聚合反應(yīng)，稱為共聚合，所形成的聚合物含有兩種或兩種以上單體單元，這類聚合物叫做共聚物，又稱為共聚體。

交叉感染：天然宿主的病原體感染或傳遞給非天然宿主的現(xiàn)象。