Maryam
متخصص بخش ادبیات
خون يك انسان بالغ با حجمي معادل 4 تا 6 ليتر از مجموعه سلول‌هايي تشكيل شده كه در ماده‌اي به نام پلاسما غوطه ورند و در مجموع وظايف حياتي مهمي را همچون رساندن مواد مغذي به سلول‌ها و دور كردن مواد ذايد و دفعي بدن انجام مي‌دهند.
احتياج به اين مايع حيات‌بخش در بسياري از بيماران و نيازمندان آنچنان مهم و در عين حال ضروري است كه براي توليد خون جايگزين خون انسان، تلاش‌هاي گسترده‌اي در دهه‌هاي گذشته صورت گرفته است، چراكه به اعتقاد دانشمندان در صورت توليد اين خون، مشكل كمبود خون در موارد بحراني نظير آلودگي احتمالي و انتقال بيماري به نيازمندان مرتفع خواهد شد.
به دنبال اين تلاش‌ها در دهه‌هاي گذشته اميدهاي فراواني به چند نمونه از خون‌هاي مصنوعي توليدي به وجود آمد، اما با اثرات منفي آنها مانند متلاشي شدن مويرگ‌ها و عدم تامين اكسيژن مورد نياز بافت‌ها، خيلي زود اين اميدها بر باد رفت و در مجموع تمام اين تلاش‌ها به شكست انجاميدند، اما به تازگي دانشمندان كشورمان همسو با محققان برتر دنيا مدعي توليد خون مصنوعي جديدي هستند كه در حال حاضر براي آزمايش‌هاي اوليه مورد بررسي قرار گرفته است.
خون مصنوعي در بهترين حالت مشكل عدم سازگاري را نخواهد داشت و قربانيان حوادث مي‌توانند به سرعت و بدون نياز به آزمايش تعيين گروه خوني، خون مورد نياز را دريافت كنند.
در عين حال امكان نگهداري بلندمدت اين نوع خون و عدم نياز به نگهداري در سرما، اين نوع خون را گزينه مناسب براي مقابله با مشكل كمبود خون در بلاياي طبيعي، جنگ‌ها و مكان‌هاي دورافتاده كرده است و البته تاكنون اكثر فعاليت‌ها در اين زمينه به اين دليل متوقف شده‌اند كه تمامي آنها به علت مسائل ايمني و سلامت محصول از اين كار دست كشيدند.
پنتاگون پروژه خون مصنوعي (blood pharming) را در سال 2008 و با بودجه 2 ميليون دلار عرضه كرد. هدف از اجراي اين پروژه خون‌رساني به موقع به سربازان در مناطق جنگي است، چراكه سربازان زخمي به طور متوسط به 6 پاكت خون نياز دارند و اغلب به دليل فقدان خون تازه جان خود را از دست مي‌دهند.
به دنبال اين اقدام در موج جديد توليد خون مصنوعي يك شركت آمريكايي اولين نمونه‌هاي آن را توليد كرده و از سازمان غذا و داروي آمريكا خواسته است كه اين نمونه‌ها را براي عرضه تجاري تا سال 2013 روي انسان آزمايش كنند. شركت آرتريوسيت در اوهايو پس از توليد اولين نمونه‌هاي خون مصنوعي در لابراتوار به سازمان غذا و داروي آمريكا درخواستي را مبني بر آزمايش اين خون روي انسان ارائه كرده است.
در اين پروژه از بند ناف، سلول‌هاي خون‌ساز را جدا مي‌كنند و با استفاده از آن خون مصنوعي مي‌سازند. اين سلول‌ها در دستگاهي كه مغز استخوان انسان را شبيه‌سازي مي‌كند توسعه مي‌يابند و خون گروه O منفي را توليد مي‌كنند.
اين گروه خوني، همگاني است و مي‌تواند به تمام انسان‌ها اهدا شود. پيش‌بيني مي‌شود ظرف 5 سال آينده و قبل از عرضه آزاد تجاري آن، پنتاگون مي‌تواند از اين خون مصنوعي در ميدان‌هاي نبرد استفاده كند.
البته در حال حاضر از بدن ناف 20 واحد خون به قيمت 5 هزار دلار بر واحد به دست آمده است، اما اين شركت اميدوار است كه تا رسيدن به مقياس تجاري يعني زماني كه استفاده گسترده از اولين نمونه‌هاي اين خون روي انسان در سال 2013 آغاز شود قيمت آن كاهش يابد و به يك‌پنجم ميزان كنوني برسد.
از ديدگاه عملكرد، خون مصنوعي همانند يك خون واقعي عمل مي‌كند و مي‌تواند در بيمارستان‌ها مورد استفاده قرار گيرد. در واقع اكثر خون‌هاي مصنوعي بر اساس اشكال مختلف هموگلوبين كه پروتئين حامل خون در اكثر جانوران است، ساخته شده‌اند.
هرچند خون مصنوعي بايد رقيق‌تر از خون واقعي بوده تا به راحتي گردش يابد و در عين حال پيوند ضعيف‌تري با اكسيژن برقرار كند تا اكسيژن به راحتي در بافت‌ها آزاد شود.
توليد خون مصنوعي در حالي در كشور ما مورد توجه قرار گرفته است كه در حال حاضر تنها در كشورهاي ژاپن و آمريكا فعاليت‌هاي موفقي در اين زمينه در حال انجام است.
در عين حال همسو شدن با كشورهاي پيشرفته در توليد خون مصنوعي در كشور در حالي انجام مي‌شود كه ساليانه كشور به بيش از 7 ميليون واحد خون نياز دارد كه براي اين منظور از افراد داوطلب خون دريافت مي‌شود كه پس از انجام آزمايش‌هاي متعدد در صورت نبود آلودگي به افراد نيازمند تزريق مي‌شود.
در چنين شرايطي مجري طرح خون مصنوعي، از موفقيت محققان كشور در توليد اين نوع خون در فاز آزمايشگاهي خبر داده است.
به گفته مهندس حسين حنيفي، در حال حاضر تست‌هاي مورد نياز روي حيوانات آزمايشگاهي صورت گرفته و نتايج قابل قبولي به‌دست آمده است. اين خون قابل فريز شدن است و به هر گروه خوني مي‌توان تزريق كرد.
حنيفي با اشاره به پروژه تحقيقاتي توليد گلبول قرمز به عنوان ناقل اكسيژن و استفاده از تكنيك نانوذرات براي توليد هموگلبول‌هاي مصنوعي مي‌افزايد: پس از انجام آزمايش‌هاي خون‌هاي دريافتي همواره 5 درصد خطا وجود دارد، از اين رو با دسته‌بندي هموگلبول‌ها، اقدام به توليد گلبول‌هاي خوني در مقياس نانو كرديم. اين گلبول‌ها به‌عنوان ناقل اكسيژن در بدن عمل مي‌كنند و از آنجايي كه قابليت استريليزه و فريز شدن را دارد و مي‌توان به هر گروه خوني آن را تزريق كرد از اهميت ويژه‌اي برخوردار است.
در كنار تلاش‌هاي محققان كشورمان جزييات اوليه دستاورد محققان دانشگاه كاليفرنيا درخصوص توليد سلول‌هاي خوني مصنوعي از كاربرد پليمرها در ساختار اصلي خون مصنوعي خبر مي‌دهند كه علاوه بر اين‌كه از ويژگي‌هاي سلول‌هاي طبيعي خون برخوردار بوده توانايي حمل دارو به داخل بدن را دارند.
اين سلول‌ها درست مانند سلول‌هاي واقعي مي‌توانند در فضايي بسيار كوچك‌تر از قطر خود فشرده شده و به جذب و آزادسازي موادي مانند اكسيژن بپردازند. سلول‌هاي گلبول قرمز واقعي به دليل شكل تايري خود از چالاكي بالايي برخوردارند. به منظور ايجاد ذرات مصنوعي با توانايي مشابه سلول‌هاي واقعي، محققان از فرآيند شكل‌گيري نهايي سلول‌هاي واقعي الهام گرفتند.
آنها ساخت اين ذرات را با سلول‌هاي كروي آغاز كردند كه سپس به سلول‌هاي بالغ تبديل مي‌شوند، سپس محققان دريافتند در صورتي كه اين كره‌هاي كوچك پليمري را به حلالي ويژه بيفزايند، 2سطح كره‌ها مقعر شده و مشابه گلبول‌هاي قرمز شكل مي‌گيرند.
به گفته محققان اين ذرات 7 ميكرومتري و تاير مانند در لايه‌اي از پروتئين پوشانده مي‌شود، زماني كه اين لايه هسته پليمري خود را حل مي‌كند، پوسته‌اي تجزيه‌پذير، نرم و انعطاف‌پذير با خصوصياتي مشابه سلول‌هاي گلبول قرمز از آنها به جا مي‌ماند. اين سلول‌هاي مصنوعي در عين حال مي‌توانند ويژگي‌هاي سلول‌هاي قرمز خون را در جذب و آزادسازي مواد مختلف شبيه‌سازي كنند. يكي از موادي كه محققان به سطح اين سلول‌ها افزودند هموگلوبين بود، ماده‌اي كه در شش‌ها با اكسيژن تركيب شده و آن را در جايي ديگر از بدن آزاد مي‌كند. نتيجه اين آزمايش نشان داد سلول‌هاي مصنوعي آغشته به هموگلوبين اكسيژن را در مكاني كه تمركز آن بالا بود به خود جذب كرده و در جايي ديگر كه تمركز آن پايين بود آزاد كردند. در صورتي كه اين سلول‌هاي مصنوعي بتوانند در بدن جانداران اين فرآيند را عملي سازند به گفته محققان مي‌توان از آنها در بدن انسان‌ها نيز استفاده كرد.
البته سلول‌هاي مصنوعي خوني در مورد داروها نيز عملكردي مشابه را از خود نشان داده و داروي هپارين را در جايي به خود جذب كرده و پس از مدتي آن را در منطقه‌اي كه از تمركز پايين‌تري از اين دارو برخوردار بود آزاد كردند. بر همين اساس محققان دريافتند مي‌توان از اين سلول‌ها در تراكمي بالاتر به عنوان ابزاري براي انتقال دارو در بدن استفاده كرد، به بياني ديگر به جاي استفاده از نانوذرات اكسيد آهن حامل دارو كه روي تصويربرداري‌هاي MRI تاثير نامطلوب از خود به جا مي‌گذارد، مي توان از اين سلول‌ها براي انتقال دارو استفاده كرد.
به اين ترتيب برخلاف تمام مشكلات و پيچيدگي‌ها، قرار است خون مصنوعي ظرف چند سال آينده به طور گسترده مورد استفاده قرار گيرد.
احتياج به اين مايع حيات‌بخش در بسياري از بيماران و نيازمندان آنچنان مهم و در عين حال ضروري است كه براي توليد خون جايگزين خون انسان، تلاش‌هاي گسترده‌اي در دهه‌هاي گذشته صورت گرفته است، چراكه به اعتقاد دانشمندان در صورت توليد اين خون، مشكل كمبود خون در موارد بحراني نظير آلودگي احتمالي و انتقال بيماري به نيازمندان مرتفع خواهد شد.
به دنبال اين تلاش‌ها در دهه‌هاي گذشته اميدهاي فراواني به چند نمونه از خون‌هاي مصنوعي توليدي به وجود آمد، اما با اثرات منفي آنها مانند متلاشي شدن مويرگ‌ها و عدم تامين اكسيژن مورد نياز بافت‌ها، خيلي زود اين اميدها بر باد رفت و در مجموع تمام اين تلاش‌ها به شكست انجاميدند، اما به تازگي دانشمندان كشورمان همسو با محققان برتر دنيا مدعي توليد خون مصنوعي جديدي هستند كه در حال حاضر براي آزمايش‌هاي اوليه مورد بررسي قرار گرفته است.
خون مصنوعي در بهترين حالت مشكل عدم سازگاري را نخواهد داشت و قربانيان حوادث مي‌توانند به سرعت و بدون نياز به آزمايش تعيين گروه خوني، خون مورد نياز را دريافت كنند.
در عين حال امكان نگهداري بلندمدت اين نوع خون و عدم نياز به نگهداري در سرما، اين نوع خون را گزينه مناسب براي مقابله با مشكل كمبود خون در بلاياي طبيعي، جنگ‌ها و مكان‌هاي دورافتاده كرده است و البته تاكنون اكثر فعاليت‌ها در اين زمينه به اين دليل متوقف شده‌اند كه تمامي آنها به علت مسائل ايمني و سلامت محصول از اين كار دست كشيدند.
پنتاگون پروژه خون مصنوعي (blood pharming) را در سال 2008 و با بودجه 2 ميليون دلار عرضه كرد. هدف از اجراي اين پروژه خون‌رساني به موقع به سربازان در مناطق جنگي است، چراكه سربازان زخمي به طور متوسط به 6 پاكت خون نياز دارند و اغلب به دليل فقدان خون تازه جان خود را از دست مي‌دهند.
به دنبال اين اقدام در موج جديد توليد خون مصنوعي يك شركت آمريكايي اولين نمونه‌هاي آن را توليد كرده و از سازمان غذا و داروي آمريكا خواسته است كه اين نمونه‌ها را براي عرضه تجاري تا سال 2013 روي انسان آزمايش كنند. شركت آرتريوسيت در اوهايو پس از توليد اولين نمونه‌هاي خون مصنوعي در لابراتوار به سازمان غذا و داروي آمريكا درخواستي را مبني بر آزمايش اين خون روي انسان ارائه كرده است.
در اين پروژه از بند ناف، سلول‌هاي خون‌ساز را جدا مي‌كنند و با استفاده از آن خون مصنوعي مي‌سازند. اين سلول‌ها در دستگاهي كه مغز استخوان انسان را شبيه‌سازي مي‌كند توسعه مي‌يابند و خون گروه O منفي را توليد مي‌كنند.
اين گروه خوني، همگاني است و مي‌تواند به تمام انسان‌ها اهدا شود. پيش‌بيني مي‌شود ظرف 5 سال آينده و قبل از عرضه آزاد تجاري آن، پنتاگون مي‌تواند از اين خون مصنوعي در ميدان‌هاي نبرد استفاده كند.
البته در حال حاضر از بدن ناف 20 واحد خون به قيمت 5 هزار دلار بر واحد به دست آمده است، اما اين شركت اميدوار است كه تا رسيدن به مقياس تجاري يعني زماني كه استفاده گسترده از اولين نمونه‌هاي اين خون روي انسان در سال 2013 آغاز شود قيمت آن كاهش يابد و به يك‌پنجم ميزان كنوني برسد.
شبيه‌سازي خون
از ديدگاه عملكرد، خون مصنوعي همانند يك خون واقعي عمل مي‌كند و مي‌تواند در بيمارستان‌ها مورد استفاده قرار گيرد. در واقع اكثر خون‌هاي مصنوعي بر اساس اشكال مختلف هموگلوبين كه پروتئين حامل خون در اكثر جانوران است، ساخته شده‌اند.
هرچند خون مصنوعي بايد رقيق‌تر از خون واقعي بوده تا به راحتي گردش يابد و در عين حال پيوند ضعيف‌تري با اكسيژن برقرار كند تا اكسيژن به راحتي در بافت‌ها آزاد شود.
توليد خون مصنوعي در حالي در كشور ما مورد توجه قرار گرفته است كه در حال حاضر تنها در كشورهاي ژاپن و آمريكا فعاليت‌هاي موفقي در اين زمينه در حال انجام است.
در عين حال همسو شدن با كشورهاي پيشرفته در توليد خون مصنوعي در كشور در حالي انجام مي‌شود كه ساليانه كشور به بيش از 7 ميليون واحد خون نياز دارد كه براي اين منظور از افراد داوطلب خون دريافت مي‌شود كه پس از انجام آزمايش‌هاي متعدد در صورت نبود آلودگي به افراد نيازمند تزريق مي‌شود.
در چنين شرايطي مجري طرح خون مصنوعي، از موفقيت محققان كشور در توليد اين نوع خون در فاز آزمايشگاهي خبر داده است.
به گفته مهندس حسين حنيفي، در حال حاضر تست‌هاي مورد نياز روي حيوانات آزمايشگاهي صورت گرفته و نتايج قابل قبولي به‌دست آمده است. اين خون قابل فريز شدن است و به هر گروه خوني مي‌توان تزريق كرد.
حنيفي با اشاره به پروژه تحقيقاتي توليد گلبول قرمز به عنوان ناقل اكسيژن و استفاده از تكنيك نانوذرات براي توليد هموگلبول‌هاي مصنوعي مي‌افزايد: پس از انجام آزمايش‌هاي خون‌هاي دريافتي همواره 5 درصد خطا وجود دارد، از اين رو با دسته‌بندي هموگلبول‌ها، اقدام به توليد گلبول‌هاي خوني در مقياس نانو كرديم. اين گلبول‌ها به‌عنوان ناقل اكسيژن در بدن عمل مي‌كنند و از آنجايي كه قابليت استريليزه و فريز شدن را دارد و مي‌توان به هر گروه خوني آن را تزريق كرد از اهميت ويژه‌اي برخوردار است.
ناقلين پليمري در شريان‌هاي بدن
در كنار تلاش‌هاي محققان كشورمان جزييات اوليه دستاورد محققان دانشگاه كاليفرنيا درخصوص توليد سلول‌هاي خوني مصنوعي از كاربرد پليمرها در ساختار اصلي خون مصنوعي خبر مي‌دهند كه علاوه بر اين‌كه از ويژگي‌هاي سلول‌هاي طبيعي خون برخوردار بوده توانايي حمل دارو به داخل بدن را دارند.
اين سلول‌ها درست مانند سلول‌هاي واقعي مي‌توانند در فضايي بسيار كوچك‌تر از قطر خود فشرده شده و به جذب و آزادسازي موادي مانند اكسيژن بپردازند. سلول‌هاي گلبول قرمز واقعي به دليل شكل تايري خود از چالاكي بالايي برخوردارند. به منظور ايجاد ذرات مصنوعي با توانايي مشابه سلول‌هاي واقعي، محققان از فرآيند شكل‌گيري نهايي سلول‌هاي واقعي الهام گرفتند.
آنها ساخت اين ذرات را با سلول‌هاي كروي آغاز كردند كه سپس به سلول‌هاي بالغ تبديل مي‌شوند، سپس محققان دريافتند در صورتي كه اين كره‌هاي كوچك پليمري را به حلالي ويژه بيفزايند، 2سطح كره‌ها مقعر شده و مشابه گلبول‌هاي قرمز شكل مي‌گيرند.
به گفته محققان اين ذرات 7 ميكرومتري و تاير مانند در لايه‌اي از پروتئين پوشانده مي‌شود، زماني كه اين لايه هسته پليمري خود را حل مي‌كند، پوسته‌اي تجزيه‌پذير، نرم و انعطاف‌پذير با خصوصياتي مشابه سلول‌هاي گلبول قرمز از آنها به جا مي‌ماند. اين سلول‌هاي مصنوعي در عين حال مي‌توانند ويژگي‌هاي سلول‌هاي قرمز خون را در جذب و آزادسازي مواد مختلف شبيه‌سازي كنند. يكي از موادي كه محققان به سطح اين سلول‌ها افزودند هموگلوبين بود، ماده‌اي كه در شش‌ها با اكسيژن تركيب شده و آن را در جايي ديگر از بدن آزاد مي‌كند. نتيجه اين آزمايش نشان داد سلول‌هاي مصنوعي آغشته به هموگلوبين اكسيژن را در مكاني كه تمركز آن بالا بود به خود جذب كرده و در جايي ديگر كه تمركز آن پايين بود آزاد كردند. در صورتي كه اين سلول‌هاي مصنوعي بتوانند در بدن جانداران اين فرآيند را عملي سازند به گفته محققان مي‌توان از آنها در بدن انسان‌ها نيز استفاده كرد.
البته سلول‌هاي مصنوعي خوني در مورد داروها نيز عملكردي مشابه را از خود نشان داده و داروي هپارين را در جايي به خود جذب كرده و پس از مدتي آن را در منطقه‌اي كه از تمركز پايين‌تري از اين دارو برخوردار بود آزاد كردند. بر همين اساس محققان دريافتند مي‌توان از اين سلول‌ها در تراكمي بالاتر به عنوان ابزاري براي انتقال دارو در بدن استفاده كرد، به بياني ديگر به جاي استفاده از نانوذرات اكسيد آهن حامل دارو كه روي تصويربرداري‌هاي MRI تاثير نامطلوب از خود به جا مي‌گذارد، مي توان از اين سلول‌ها براي انتقال دارو استفاده كرد.
به اين ترتيب برخلاف تمام مشكلات و پيچيدگي‌ها، قرار است خون مصنوعي ظرف چند سال آينده به طور گسترده مورد استفاده قرار گيرد.
بهاره صفوي
گروه دانش
گروه دانش