1、關(guān)于人血替代品定義及意義第1頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四人血液制品存在的問題：1，來源有限2，保存時(shí)間短3，存在交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)4，存在血型配對(duì)問題第2頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四定義：指具有血液的功能（包括載氧氣功能、維持血液滲透壓、維持酸堿平衡和擴(kuò)充血容量）的人工制劑。有血漿代用品、血小板和紅細(xì)胞代用品等。第3頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四人血液代用品研究的重大意義：1，能滿足輸血需求量的劇增，彌補(bǔ)血源嚴(yán)重短缺。2，能解決適配血型的麻煩，避免輸血反應(yīng)的發(fā)生。3，能防止血液污染，保證輸血的安全性。4，能解決

2、存儲(chǔ)運(yùn)輸不便的問題。5，有著巨大的市場并能產(chǎn)生巨大的效益。第4頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四血液代用品發(fā)展的歷程不具備傳遞氧功能的血液代用品的研究和使用具有傳遞氧功能的高分子有機(jī)化合物作為血液代用品的研究具有傳遞氧功能的血紅蛋白作為血液代用品的研究第5頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四 20世紀(jì)50年代初 維持血液滲透壓、酸堿平衡及血容量的擴(kuò)容劑，包括多糖類和蛋白質(zhì)類物質(zhì)，如明膠、葡萄糖、乙基淀粉、聚乙烯吡咯烷酮、白蛋白和丙種球蛋白等 缺點(diǎn)：不具備傳遞氧的功能第6頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四 20世紀(jì)60年代起

3、全氟碳化合物（PFC），主要有全氟萘胺、全氟三丙胺和全氟三丁胺優(yōu)點(diǎn)：具有溶解氧的性質(zhì)，粘稠度低，有利于向局部缺氧的血組織傳遞氧 可以直接用化學(xué)方法合成，性質(zhì)穩(wěn)定，價(jià)格低廉 不受生物生物來源的影響，避免因異體輸血而造成的交叉感染，同時(shí)也使用于因宗教原因不能輸血的患者缺點(diǎn)：因其攜帶氧能力與氧分壓成正比，故在大氣壓條件下結(jié)合氧有限，體內(nèi)半衰期短；不能溶解于血漿，需用表面活性劑如卵磷脂孵化后才能用于靜脈注射，而卵磷脂會(huì)導(dǎo)致輸注時(shí)出現(xiàn)流感綜合癥的繼發(fā)性遲發(fā)反應(yīng)（即可產(chǎn)生明顯的副作用），故尚未廣泛用于臨床第7頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四以血紅蛋白為基質(zhì)的攜氧劑（HBOC）優(yōu)點(diǎn)

4、：具有高效的載氧能力和維持膠體滲透壓的功能缺點(diǎn)：血紅蛋白在體內(nèi)保留時(shí)間短、迅速解聚而導(dǎo)致腎毒副作用、過高的氧親和力以及殘留紅細(xì)胞碎片等因素影響和阻礙了其在臨床上的的應(yīng)用第8頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四 改進(jìn)的方法： 通過采用化學(xué)修飾、交聯(lián)、聚合和脂質(zhì)體包裹及基因重組 技術(shù)，可以有效地延長血紅蛋白在體內(nèi)的半衰期和克服其免疫原性；目前，不同類型的化學(xué)修飾劑已經(jīng)被廣泛使 用，并建立了多種生產(chǎn)工藝 新的提取方法成功地去除了紅細(xì)胞碎片對(duì)產(chǎn)品的污染 應(yīng)用有效地除病毒工藝第9頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四血液代用品的基本要求與特點(diǎn)生物技術(shù)081班 陳

5、華鳳第10頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四血液代用品的基本要求一種臨床適用的人血液代用品應(yīng)具有天然紅細(xì)胞的傳遞氧氣功能、生物相容性、安全性和穩(wěn)定性。人血液代用品應(yīng)該具有較高的攜氧能力，在氧分壓正常生理范圍內(nèi)，能有效向組織供氧。與人血液所有組分具有良好的生物相容性，同時(shí)能很好地維持血液滲透壓、酸堿平衡、粘稠度和血容量。第11頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四血液代用品的基本要求無免疫原性（無致敏原性）、無血液病源微生物污染。體內(nèi)循環(huán)半衰期在24h以上，在正常灌注條件下不產(chǎn)生腎毒副作用。在低溫條件下，產(chǎn)品保質(zhì)期大于6個(gè)（Fratantoni, 19

6、91）第12頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四血液代用品的特點(diǎn) 血液代用品不僅應(yīng)承擔(dān)紅細(xì)胞主要功能，而且可以具備其它一些特殊的優(yōu)點(diǎn)： 無紅細(xì)胞表面抗原決定簇，可排除適配血型之麻煩，避免輸血反應(yīng)； 避免了病源微生物污染血源和進(jìn)一步交叉感染； 第13頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四血液代用品的特點(diǎn)保質(zhì)期長、易貯存、運(yùn)輸方便、若制成凍干粉，使用更為簡捷； 血液不用依賴穩(wěn)定供血人群，來源廣泛，取材方便，可保障充足供應(yīng)； 傳遞氧功能良好，可調(diào)整產(chǎn)品p50值，以滿足不同臨床適應(yīng)癥的需要。第14頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四人血液

7、代用品臨床研究進(jìn)展第二組周立旦第15頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四1 全氟化碳(PFC)2化學(xué)修飾的血紅蛋白制品3脂質(zhì)體包裹的血紅蛋白(LEH)4 聚乙二醇修飾牛血紅蛋白第16頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四1 全氟化碳(PFC)全氟化碳(perfluorocarbon,PFC)國外很早就有人開始血液代用品的研究。1966年,由美國俄亥俄州辛辛那提(Cincinnati)大學(xué)的Clark首創(chuàng)并做動(dòng)物實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)小鼠在含有PFC的飽和氧中能正常生存。1978年Naito等首次將第一代氟碳化合物品用于臨床實(shí)驗(yàn)。PFC的優(yōu)點(diǎn)是可以直接用化學(xué)方法合成

8、,價(jià)格低廉,而且不受生物來源的影響,避免因異體輸血而造成的交叉感染,同時(shí)也適用于因?yàn)樽诮淘虿荒茌斞幕颊摺５?7頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四2化學(xué)修飾的血紅蛋白制品早在30年代即有學(xué)者將從紅細(xì)胞中游離出來的血紅蛋白作為紅細(xì)胞代用品,直接輸入患者體內(nèi),但發(fā)現(xiàn)其有很強(qiáng)的腎毒性。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)游離血紅蛋白主要是從腎臟排出體外,而引起腎毒性的主要原因是由于血紅蛋白的游離過程中,夾雜的紅細(xì)胞膜基質(zhì)的污染。經(jīng)采用多種方法去除紅細(xì)胞膜基質(zhì)的游離血紅蛋白溶液稱為無基質(zhì)血紅蛋白(stromafleehemoglobin,SFH)第18頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)

9、46分，星期四2.1化學(xué)修飾血紅蛋白的主要方法用帶有各種功能基團(tuán)(主要是醛基)的交聯(lián)劑與SFH的氨基酸殘基反應(yīng),從而穩(wěn)定血紅蛋白的四聚體結(jié)構(gòu),延長其血漿半衰期。血紅蛋白之所以可與各種交聯(lián)劑反應(yīng),是因其分子表面含有很多活性基團(tuán)。為達(dá)到更好的修飾效果,亦常使用多種方法結(jié)合。常用的修飾方法可單獨(dú)使用,亦常聯(lián)合使用。第19頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四2.2.1軛合血紅蛋白2.2.2交聯(lián)血紅蛋白2.2.3多聚血紅蛋白2.2.4“基因蛋白質(zhì)”工程2.2.5“氨基酸修飾蛋白質(zhì)”工程第20頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四2.2.1軛合血紅蛋白常用聚胺、聚

10、乙二醇(PEG)、葡萄糖等疏水性高分子物質(zhì)與SFH進(jìn)行共軛反應(yīng),形成可溶性大分子,可有效地防止四聚體的解聚。其中PEG-Hb在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中有較好的性能,此方法的實(shí)質(zhì)是在血紅蛋白每個(gè)分子外層包被上一層疏水外衣,使之不易解聚。目前,軛合血紅蛋白已進(jìn)入了期臨床實(shí)驗(yàn)。第21頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四2.2.2交聯(lián)血紅蛋白雙阿司匹林類化合物如雙(3,5-二溴水楊酸)延胡索酸(DBBF)等;吡哆醛類化合物,典型者為磷酸吡哆醛(PLP)在血紅蛋白的1-3鏈上進(jìn)行分子內(nèi)交聯(lián),使血紅蛋白四聚體構(gòu)象更趨于穩(wěn)定,其氧親和力和全血相近,半衰期明顯延長(5.9h)。此方法的實(shí)質(zhì)是在血紅蛋白

11、分子內(nèi)部加入原子鍵,使之內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為緊密,解聚困難。第22頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四2.2.3多聚血紅蛋白經(jīng)PLP交聯(lián)的血紅蛋白再用戊二醛進(jìn)行分子間關(guān)聯(lián),形成大分子,即將各個(gè)血紅蛋白連接為較大的整體,使半衰期更為延長(46.2h),分子量可達(dá)12.8100萬。此方法的實(shí)質(zhì)是在各個(gè)血紅蛋白分子間加入共價(jià)鍵,將各個(gè)SFH連接為較大的整體。多聚血紅蛋白已進(jìn)入了最后的試驗(yàn)階段并被批準(zhǔn)在南非進(jìn)行常規(guī)臨床使用。國外最常用的是戊二醛,但戊二醛很活潑,極易與Hb表面的氨基反應(yīng),生成高聚物。王鶴堯等采用乙醇醛聚合牛Hb,制備的polyHb的氧親和力與天然Hb基本一致,但比人Hb的

12、氧親和力低,說明在進(jìn)入血液后它將更能有效地釋氧。多聚血紅蛋白在南非已進(jìn)入了臨床實(shí)驗(yàn)的后期。第23頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四2.2.4“基因蛋白質(zhì)”工程通過改變血紅蛋白的基因序列而改變其性狀,為質(zhì)的改變;亦可將血紅蛋白的基因轉(zhuǎn)入大腸桿菌中,令其大量表達(dá),使其產(chǎn)率大大提高 。產(chǎn)品即為“基因重組血紅蛋白”。第24頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四2.2.5“氨基酸修飾蛋白質(zhì)”工程為化學(xué)修飾的延續(xù),通過直接改變血紅蛋白分子的三、四級(jí)結(jié)構(gòu)而改變其性狀,使其更易與O2和CO2進(jìn)行可逆性結(jié)合與分離,更易向組織細(xì)胞釋放氧,血漿半衰期的可控性更好。此方法是

13、今后的主要發(fā)展方向。第25頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四3脂質(zhì)體包裹的血紅蛋白(LEH)早在50年代即有學(xué)者提出將SFH包裹以磷脂雙分子膜而制造“人工紅細(xì)胞”,但因制備技術(shù)的限制,其產(chǎn)品效果一直不佳。近年來,隨著生物醫(yī)學(xué)工程的進(jìn)展,有關(guān)“人工紅細(xì)胞”的研究報(bào)道亦越來越多。現(xiàn)今公認(rèn)較為成熟的制備方法是使用人工合成的高度純化的二硬酯酰卵磷脂作為包被,在微流體化儀(microfluider)或勻漿器中包裹后采用重復(fù)乳化膜脫水再水化的方法,大量制備LEH,使毒副作用大大降低。但此類修飾物仍存在網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)抑制,誘導(dǎo)血小板聚集和血紅蛋白氧化的副作用。第26頁，共44頁，202

14、2年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四3.1LEH的制劑早期為單純液態(tài)制劑,但不易保存;近年來發(fā)展為凍干保存的粉末狀制劑,用蔗糖或海藻糖作為保護(hù)劑,在第二代LEH與凍干技術(shù)結(jié)合的基礎(chǔ)上,出現(xiàn)了第三代LEH,可做到即需即用;又有學(xué)者將LEH與膠體高滲鹽溶液(6%羥乙基淀粉+7.5%NaCl)結(jié)合,治療失血性休克,較單純使用高滲鹽或膠體高滲鹽的效果顯著。為使LEH具有紅細(xì)胞一樣的調(diào)節(jié)血漿中pH的能力,可將碳酸酐酶與Hb一起包封入脂。第27頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四4 聚乙二醇修飾牛血紅蛋白由于血液的需求量迅速增長,而天然血液的來源不足,而且病毒污染嚴(yán)重,開發(fā)具有攜氧

15、能力的人工紅細(xì)胞代用品成為國際關(guān)注的研究熱點(diǎn)。采用聚乙二醇修飾牛血紅蛋白,能夠延長血紅蛋白在體內(nèi)的半衰期,減少腎毒性,降低牛血紅蛋白的免疫原性,并且原料來源廣泛,是一種很有潛力的紅細(xì)胞代用品。第28頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四第29頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四2003年11月,陜西西大北美基因股份有限公司研究人員成功地將豬血紅蛋白轉(zhuǎn)化為安全有效的人血液代用品，并建立了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的制備工藝技術(shù)該公司研制的人血液代用品，是以豬血紅蛋白為原料，選擇戊二醛作為交聯(lián)劑進(jìn)行聚合的血紅蛋白多聚體。在研究可工業(yè)化放大的制備工藝基礎(chǔ)上，建立了有效

16、控制戊二醛聚合血紅蛋白的反應(yīng)速度、監(jiān)控反應(yīng)程度的方法和工藝；解決了戊二醛聚合血紅蛋白的反應(yīng)易形成凝膠態(tài)而阻礙反應(yīng)進(jìn)行的技術(shù)難題，并有效控制了最終聚合體的大小范圍，大幅度地降低了生產(chǎn)成本；建立了一套有效防止血紅蛋白聚合體氧化的方法，解決了產(chǎn)品長期保存的部分關(guān)鍵技術(shù)難題；建立了檢測血紅蛋白聚合體生理生化指標(biāo)和生物功能的動(dòng)物模型，為產(chǎn)品的安全性檢測提供了更接近生理狀態(tài)的測定方法和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這一技術(shù)已于2003年11月6日通過了陜西省科技廳組織的科技成果鑒定。第30頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四2011年7月,長春應(yīng)化所的景遐斌課題組在血液替代品研究中連續(xù)取得突破性進(jìn)展

17、.在第一項(xiàng)研究中，景遐斌課題組研究人員利用聚賴氨酸、聚苯丙氨酸的兩嵌段共聚肽囊泡來包裹血紅蛋白，試圖將血紅蛋白包裹在囊泡之中，以獲得在整體結(jié)構(gòu)上接近于人體的紅血球。載體基本滿足血液代用品必須具備的傳遞氧功能、生物相容性、安全性和穩(wěn)定性等要求。第31頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四與傳統(tǒng)的脂質(zhì)體相比，生物降解聚合物還有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。首先，聚合物具有生物可降解性，在完成輸氧任務(wù)后，降解成氨基酸被人體吸收；其次，聚合物的結(jié)構(gòu)容易控制，可以通過控制聚合物的結(jié)構(gòu)來調(diào)控血紅蛋白膠囊的小和聚集方式等；最后，聚合物在強(qiáng)度上也優(yōu)于磷脂膜，所以在相同條件下聚合物膜材的用量要少于磷脂膜。所

18、以該方法在血液代用品方面有潛在的應(yīng)用價(jià)值，為解決血源短缺問題帶來希望。第32頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四此外，近日景遐斌研究組再度與黃宇彬課題組研究人員展開合作自組裝技術(shù)與高分子鍵合藥的思想相結(jié)合，制備了一種可作為紅血球代用品的鍵合血紅蛋白的納米顆粒。從血液替代品概念的提出至今，研究者們開發(fā)出了多種不同類型的血液替代品，由以血紅蛋白基的人造氧氣載體的研究居多。然而，這類血液替代品的納米顆粒普遍存在著粒徑小，體內(nèi)循環(huán)時(shí)間短，且很容易進(jìn)入血管內(nèi)皮間隙與血管松弛影響因子NO結(jié)合導(dǎo)致血管收縮，高血壓，降低微循環(huán)水平下的血流和組織氧化等副作用。第33頁，共44頁，2022年

19、，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四黃宇彬研究員和景遐斌研究員提出的這種方法是以生物可降解的兩親性嵌段高分子為載體，通過化學(xué)鍵合的方式將血紅蛋白分子與兩親性高分子的自組裝體相結(jié)合。獲得的血紅蛋白納米顆粒可以通過調(diào)節(jié)嵌段共聚物的比例得到所想要的粒徑，避免由于粒徑小帶來的各種缺陷；同時(shí)，化學(xué)鍵的連接也大大提高了血紅蛋白在血液循環(huán)中的穩(wěn)定性。該研究為當(dāng)代血液替代品的研究提供了一種新的思路，對(duì)血液替代品的臨床應(yīng)用是一個(gè)極大的促進(jìn)。第34頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四人血代用品的應(yīng)用前景人血代用品目前已進(jìn)入臨床試驗(yàn)的血液代用品的適應(yīng)癥主要為損傷造成的急性失血和休克緊急救治。根據(jù)

20、美國FDA公布的文件，其適應(yīng)癥主要包括以下幾個(gè)方面:第35頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四人血代用品的應(yīng)用前景（）出血性休克/創(chuàng)傷治療;（2）敗血癥休克；（3）手術(shù)期的血液稀釋； (4)局部缺血組織的灌流； (5) 腫瘤治療等。第36頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四人血代用品的應(yīng)用前景此外，血液代用品還可以作為紅細(xì)胞血型不合時(shí)的替代血液、冠脈成型手術(shù)中的灌注液、心肺分流術(shù)外循環(huán)起始循環(huán)液。在離體器官、移植器官的保存、腦血管率中患者、鐮刀性貧血癥的治療方面都起著重要作用。第37頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四人血代用品

21、的應(yīng)用前景但隨著研究和臨床試驗(yàn)的深入，人們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代科技研制的血液代用品還是無法和人類經(jīng)過漫長進(jìn)化形成的天然血液媲美。由于血液的成分和功能極其復(fù)雜，血液代用品很難真正模擬血液。第38頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四人血代用品的應(yīng)用前景比如，紅細(xì)胞代用品極為重要 。但是紅細(xì)胞代用品的研究與開發(fā)目前最大的瓶頸是療效難以確定，存在毒副作用，并且生產(chǎn)成本較高，在臨床難以推行。血管收縮和高血壓是紅細(xì)胞代用品最常見的副作用。20世紀(jì)80、90年代，制藥公司研發(fā)了幾種人工血液，但在人體試驗(yàn)中出現(xiàn)了心肌梗塞乃至死亡。紅細(xì)胞代用品的其中一種類-氟碳化合物乳劑在體內(nèi)半衰期較短，需要通過網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)清除，所以網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)有可能因負(fù)荷過重而不能進(jìn)行正常的免疫活動(dòng)，致使機(jī)體免疫力下降造成感染。這就限制它的推廣使用。第39頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分，星期四人血代用品的應(yīng)用前景同樣，美國Northfield公司用20年時(shí)間，投入10億美元研發(fā)的血液代用品PolyHeme因?yàn)榕R床使用風(fēng)險(xiǎn)超過它的好處，而遭FDA否決。在采訪過程中幾位專家也表示，血液代用品并未在世界范圍內(nèi)廣泛使用，目前還處在研究階段，尚存在著難以解決和安全問題。第40頁，共44頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)46分