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在美國，每年大約有 4500 萬人需要輸血。因外傷失血導致的死亡案例可達上萬，即使傷者幸存，也往往會因氧耗竭造成組織*損傷。人造血液一旦研究成功，可以滿足日益增長的臨床用血需求，在外傷救治和手術中發(fā)揮重要作用。另外，人造血液可以降低用血難度。目前全血不易獲取和保存，新鮮的血液只能冷藏 42 天，未冷藏的情況下只能保存幾個小時。因此，在不具備輸血條件時，比如戰(zhàn)場、農村地區(qū)和車禍現場，人造血液可以作為救急手段，減少患者送往醫(yī)院前的死亡率，成為挽救生命的重要選擇。

人造血液還可以改善醫(yī)療服務水平。對于長期需要輸血的人群，比如骨髓增生異常綜合癥和再生障礙性貧血患者，使用人造血液可以提高他們的生活質量。在器官移植中，人造血液能用來維持捐獻器官存活，防止或降低再灌注損傷。因為宗教和種族信仰而對輸血產生排斥的人群，將來也會從人造血液中獲益。

輸血帶來的zui主要副作用是免疫抗原性和傳染性。因此，一款的人造血液產品首先要不受血型限制，不會發(fā)生交叉感染。在具備正常的人類血紅細胞輸送氧氣的生物學功能的同時，還要有產品現成、半衰期長以及常溫保存的優(yōu)點。

事實上，研究人員試圖發(fā)明的人造血液并不是真的血液物質，也不會發(fā)揮血液的所有功能，而是一種能夠模擬血液將氧氣輸送到身體各個部位的方法。因此，人造血液也被稱為血液替代品。

血液替代品的研發(fā)已有近 70 年的歷史，但至今仍是困擾學術界、軍方和工業(yè)界的科學難題。過去的研究主要集中在模擬紅細胞的攜氧功能，進入臨床試驗的血液替代品均為血紅蛋白類似物，也稱作血紅蛋白攜氧載體（HBOCs，hemoglobin-based oxygen carriers）。Baxter、Borthfield 和 Biopure 這三家美國公司研發(fā)的血液替代品都曾進入 2 期或 3 期臨床研究。結果表明，血液替代品雖然能夠發(fā)揮輸送氧氣的功效，但是都存在較大副作用，包括高血壓和不可預期的帶來心排血量減少?？傮w而言，HBOCs 對手術和術后減少輸血量的作用微乎其微，并未降低死亡率，同時還增加了副作用的發(fā)生率?；谀壳暗呐R床試驗結果，FDA 尚未批準血液替代品上市。目前僅有一款血液替代品 Hemopure 被南非政府批準用于臨床，這主要歸因于南非是艾滋病發(fā)病率zui高地區(qū)之一，獻血存在較高的風險。

Doctor 博士的實驗室為血液替代品找到了一些創(chuàng)新思路。他和伊利諾伊大學香檳分校（UIUC）的 Dipanjan Pan 教授合作，將血紅蛋白包裹到人工合成的納米材料當中，這樣能夠避免血管收縮，從而降低心臟病和中風的風險。該血液替代品名為 ErythroMer，前期動物實驗已經證實它除了具備輸送氧氣的功能，還能對體內 pH 環(huán)境做出反應，將氧氣從肺部輸送到身體zui需氧的器官。一旦研究成功，ErythroMer 可以制成凍干粉末保存數年，與滅菌水混合后即可使用。此外，該產品還具有免疫沉默的特性，進入人體內不會引發(fā)免疫系統(tǒng)的攻擊，因此可以輸給任何血型。

雖然聽起來令人興奮，其他業(yè)內科學家對 Doctor 博士研發(fā)的人造血液還存有保守意見?？屏_拉多大學外傷和急救研究中心副主席 Ernest Moore 博士提到 “（血液替代品）并不像聽起來這么容易”，他本人也在從事其他血液替代物的臨床試驗。加拿大血液中心的科學家 Mark Scott 則表示 “（血液替代品研究）有很多方面都要充分考慮到，比如血液替代物顆粒大小是否會導致血管滲漏？外殼內包裹的血紅蛋白是否穩(wěn)定而不會導致急性或慢性中毒？”

除了要克服諸多生物學問題，Doctor 博士zui終還要說服審批機構，他們的產品用于人體是足夠安全的（通常根據動物實驗的數據）。基于以往血液替代品的安全性問題，FDA 批準新的血液替代品臨床試驗存在風險。而且，外傷相關的臨床試驗常會引發(fā)知情同意的倫理問題。

可以預見的是，人造血液的臨床試驗仍有很長的路要走。Doctor 博士的研究項目已經獲得國防部資助，關于小動物的實驗的數據和結果也已經在美國血液學會（American Society of Hematology, ASH）第 58 屆年會上公布。接下來他們需要在大動物試驗中進一步驗證人造血液品的安全性和有效性，研究 “是否會破壞血液中的其他細胞”，“是否干擾凝血” 等若干問題。如果一切順利的話，走進臨床也至少還要 8-10 年時間。