在影视剧和日常生活中，我们常看到人们因意外事故而大量失血却苦等不到合适血源最终残疾甚至丧命的悲剧。时至今日，志愿者们捐献的血液仍不足以满足人们日常用血的需求。好在，在人造器官的启发下，科学家们开始制造人造血液，那么，人造血液能像天然血液一样吗？
神奇液体的发现
1966年初的一天，美国医生利兰·克拉克在实验室中如常做实验。克拉克专注于实验时，一只顽皮的实验小鼠却一不小心掉入了满满一烧杯的白色溶液中。溺水的老鼠没能等来及时的救援，等克拉克及其助手发现这只可怜的老鼠时，时间已过去了好几个小时。奇怪的是，这只老鼠不但没死，还像鱼一样在白色溶液里活蹦乱跳。
难道老鼠还能在液体中呼吸？克拉克再次把一只小鼠放进一个盛有白色溶液——氟化碳的烧杯中，将它完全淹没在液体里。结果发现，过了几小时这只老鼠也仍然活着。经过解剖证实，老鼠并没有能在液体中呼吸的器官，那么它在氟化碳溶液中为什么没有窒息呢？究其原因，氟化碳溶液的含氧量很高，是纯水的数十倍，相当于血液的两倍多，它进入机体后，能像血液一样给机体提供氧气。
克拉克的发现震惊了世界，这种溶液是否适合人类呢？如果适合的话，人类不就能摆脱供血不足的困扰吗？这能拯救多少病人啊！科学家们很快证实了氟化碳溶液作为血液的可行性：美国哈佛大学的盖耶教授将一种全氟碳乳液注射到老鼠体内，取代了其体内90%的天然血。然后，把老鼠放进一个密封的玻璃罩里，向罩内通入氧气。如预想的一样，老鼠并未因失血而马上丧命，手术后，它仍存活了8个小时。
后来，科学家们研制了各种配比的氟化碳人造血液，这些人造血液在临床手术中被输入人体，挽救了濒危的病人。2019年，日本科学家制出了一种新型氟化碳人造血液，其中颗粒直径小于0.1毫微米，不会造成器官或组织的堵塞。输入人体64小时后，就会通过肺部呼气和尿液等途径排出体外，大大减小了对人体的毒害，增加了氟化碳血液的安全性。
这种白色的血液没有血型限制，任何人都可以使用，在紧急情况下完美解决了缺血难题。不过，正如动物实验所表现出的不足一样，当人体大量失血时，这款血液不能保证手术的成功，因为天然血液不仅能供氧，还具有运输养分和杀灭病菌等功能，而氟化碳血液并没有这些功能，术后因营养不足和病菌感染等原因仍可能导致病人丧命。
“鸡尾酒”人造血
既然单一功能的氟化碳血液不能满足人体供血的所有要求，那么能不能制作一款包含多种血细胞和成分的人造血液呢？
与人造器官类似，科学家们首先想到了用动物血液来替代人血。当然，人群之间都存在血型不同无法输血的情况，更别提将动物血直接输入人体了。因此，所谓的动物血液人造血，其实是提取动物血液中的一些成分来制成人类可用的人造血。
21世纪初，美国一家医药公司用牛源血红蛋白制造了一款动物血液人造血——“血纯”。“血纯”在常温下能保存3年以上，与各种血型都具有较高的兼容性，运输氧气的能力与正常血液相当，但副作用发生率比输正常血液高出约5%。2013年，罗马尼亚的科学家则用蚯蚓血红蛋白和无机盐制造了另一种人造血液。这款血液性质比“血纯”更稳定，输入老鼠体内没有引发任何不良反应，且能完成运输氧气和气体交换的功能。但是，与氟化碳血液相同，动物血液的人造血目前除了运输氧气外，没有人类天然血液的其他功能。
动物血没能成功替代天然人血，科学家再次走上了生化血的道路。一开始，科学家将人体血红蛋白分离出来，灭菌处理后进行化学修饰，制成暗红色的粉末，需要时将之用水泡开，就能进行输血。不过这种人造血使用后容易产生副作用，没法大范围推广使用。后来，美国的一位儿科医生想到了一个方法，将灭菌后的血红蛋白用人工合成的纳米材料包裹起来，不仅不影响其输送氧气的功能，还减少了副作用发生的概率。
受这种想法启发，2019年，日本研究人员研制出了一种功能更丰富的人造血液。其“血浆”由一个个直径约为250纳米的脂质体囊泡组成，脂质体与细胞膜的成分类似，更容易被细胞吸收。脂质体囊泡中包裹着人造血小板和人造红细胞，除了能运输氧气和二氧化碳外，还有凝血功能。科学家们在10只兔子身上进行了测试，兔子没有出现严重的不良反应，并且其中的6只成功存活，这一比例与大出血后接受真正血液输血的兔子的存活率相似。这款人造血同样没有血型限制，且保质期高达一年，当属目前最有潜力替代天然血液的人造血了。
模仿人体制造血液
目前我们制造的所有人造血都没能完美替代天然血液。人造血更多的是起到紧急替代的功能，在大量失血又一时找不到合适血源的情况下起到急救的作用，最终人类还是要靠自身强大的造血功能源源不断地补充血液才能长期存活。那么，科学家们能不能模仿人体的造血功能，制造一款“天然”人造血呢？
人体造血靠的是造血干细胞，科学家们在实验室中模仿干细胞的造血过程，目前已经取得了一些成果。
2011年，法国的一个科研团队首次将体外激活的造血干细胞输入人体，这些干细胞在人体中成功发挥了作用。研究人员首先从志愿者的骨髓里抽取了造血干细胞，然后利用人工合成的生长因子激活干细胞。在给这些人工激活的干细胞做好标记以供追踪之后，他们将其注射回捐献者的体内。结果表明，这些“人造”干细胞的寿命和功能与天然干细胞基本相近：26天后，约50%的“人造”干细胞仍然在人体中存活并不断制造出更多血细胞，这与天然干细胞的存活率相近。
但是，干细胞注射进人体再造血需要一定的时间，在紧急情况下无法满足即时供血的需求，因此，各国科研人员都陆续开展了体外培养干细胞制造血细胞的实验，并取得了一些成果。2016年，中国的一个科研团队通过干细胞技术成功制备出“人工红细胞”，其与天然红细胞的血红蛋白含量、携氧能力等各项指标基本一致，是目前最适宜临床应用的干细胞来源的人造红细胞。下一步，该团队将致力于规模化制备人工红细胞，与特定功能血浆复合后，形成具有完整生理功能的新型人造血。
尽管用造血干细胞体外造血的技术已经基本成熟，但造血干细胞的来源比较有限，需要从健康人身上抽取，而且抽取手术存在一定的风险，愿意捐献造血干细胞的人比献血者还要少。因此，最近科学家开始尝试用其他人体细胞制造造血干细胞。
美国波士顿儿童医院研究团队的方法是先利用皮肤细胞生成人类诱导多能干细胞，再促使它们分化成造血干细胞。该团队把用这种方法获取的造血干细胞移植到小鼠身上，几周后，小鼠体内产生了多种类型的人类血液细胞。这表明，用皮肤细胞生成造血干细胞的目的成功达成。还有科研团队用基因编辑的方法将血管内皮细胞转变成造血干细胞，同样获得了成功。获得了充足的造血干细胞后，再进行体外造血就更有保障了。
随着医学技术的发展和进步，我们已经离“天然”人造血越来越近了。终有一天，人类必将彻底解决血源不足的问题。
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