Как Работи Изкуствената Кръв

{h1}

Изкуствената кръв носи кислород в ситуации, когато червените кръвни клетки на човек не могат да го направят сами. Научете за изкуствената кръв и как се прави.

Лекарите и учените измислиха много приспособления, които могат да поемат за части от тялото, които се чупят или износват. Сърце, например, е основно помпа; изкуствено сърце е механична помпа, която движи кръвта. По подобен начин общите замествания на коляното заместват метал и пластмаса за костите и хрущялите. Протезните крайници стават все по-сложни, но те все още са по същество механични устройства, които могат да вършат работата на ръцете или краката. Всичко това е доста лесно за разбиране - размяната на орган за изкуствена подмяна обикновено има смисъл.

изкуствен кръв, от друга страна, може да бъде умопомрачителен. Една от причините е, че повечето хора смятат кръвта за нещо повече от просто съединителна тъкан, която носи кислород и хранителни вещества. Вместо това кръвта представлява живота. Много култури и религии придават специално значение на него и неговото значение е повлияло дори на английския език. Може да отнесете към своите културни или предци черти като в кръвта си. Членовете на вашето семейство са ваши кръвни роднини. Ако сте възмутени, кръвта ви кипи. Ако сте ужасени, тече студено.

Кръвта носи всички тези конотации с уважителна причина - това е абсолютно важно за оцеляването на жизнените форми на гръбначните животни, включително хората. Той пренася кислород от белите дробове до всички клетки в тялото ви. Освен това той взема въглеродния диоксид, който не ви е необходим, и го връща в белите дробове, за да можете да го издишате. Кръвта доставя хранителни вещества от храносмилателната ви система и хормони от вашата ендокринна система до частите на тялото ви, които се нуждаят от тях. Преминава през бъбреците и черния дроб, които премахват или разграждат отпадъците и токсините. Имунните клетки в кръвта ви помагат да предотвратите и да се преборите с болести и инфекции. Кръвта също може да образува съсиреци, предотвратявайки фаталната загуба на кръв от незначителни разрези и ожулвания.

След това научете за различните кръвни компоненти и защо може да е необходима изкуствена кръв.

Какво е кръв?

Сканиращ електронен микроскоп от нормална циркулираща човешка кръв.

Сканиращ електронен микроскоп от нормална циркулираща човешка кръв.

Може да изглежда невероятно или дори невъзможно, че изкуствено вещество би могло да замени нещо, което върши всичко това и е толкова важно за човешкия живот. За да разберете процеса, помага да знаете малко за това как действа истинската кръв. Кръвта има два основни компонента - плазма и образувани елементи, Почти всичко, което кръвта носи, включително хранителни вещества, хормони и отпадъци, се разтваря в плазмата, която е най-вече вода. Формирани елементи, които са клетки и части от клетки, също плават в плазмата. Формираните елементи включват бели кръвни клетки (WBC), които са част от имунната система, и тромбоцити, които помагат за образуването на съсиреци. Червени кръвни клетки (RBCs) отговарят за една от най-важните задачи в кръвта - пренасянето на кислород и въглероден диоксид.

RBC са многобройни; те съставляват повече от 90 процента от образуваните елементи в кръвта. Почти всичко за тях им помага да пренасят кислород по-ефективно. RBC е оформен като диск, който е вдлъбнат от двете страни, така че има много повърхност за усвояване и освобождаване на кислород. Неговата мембрана е много гъвкава и няма ядро, така че може да се побере през малки капиляри, без да се разкъсва.

Липсата на ядро ​​на червените кръвни клетки също му дава повече място за хемоглобин (Hb), сложна молекула, която носи кислород. Той е направен от протеинов компонент, наречен a глобин и четири пигмента, наречени hemes, Хемите използват желязо за свързване с кислород. Вътре във всеки RBC има около 280 милиона молекули хемоглобин.

Ако загубите много кръв, губите много от системата си за доставяне на кислород. Имунните клетки, хранителните вещества и протеините, които кръвта носи също са важни, но лекарите обикновено са най-загрижени дали клетките ви получават достатъчно кислород.

В спешна ситуация лекарите често дават пациенти обемни разширителикато физиологичен разтвор, за да компенсира загубения кръвен обем. Това помага за възстановяване на нормалното кръвно налягане и позволява на останалите червени кръвни клетки да продължат да носят кислород. Понякога това е достатъчно, за да продължи тялото, докато може да произвежда нови кръвни клетки и други кръвни елементи. Ако не, лекарите могат да дават патенти кръвопреливания за да замести част от загубената кръв. Преливането на кръв също е доста често срещано по време на някои хирургични процедури.

Този процес работи доста добре, но има няколко предизвикателства, които могат да направят трудно или невъзможно да се получи от пациентите кръвта, от която се нуждаят:

  • Човешката кръв трябва да се съхранява на хладно и срокът на годност е 42 дни. Това прави непрактично екипажите за спешни случаи да го носят в линейки или за медицинския персонал да го пренася на бойното поле. Самите разширители на обем може да не са достатъчни, за да поддържат пациент с лошо кървене жив, докато стигне до болницата.
  • Лекарите трябва да се уверят, че кръвта е правилната Тип - A, B, AB или O - преди да го дадете на пациент. Ако човек получи грешен тип кръв, може да се стигне до смъртоносна реакция.
  • Броят на хората, които се нуждаят от кръв, расте по-бързо от броя на хората, които даряват кръв.
  • Вируси като ХИВ и хепатит могат да замърсят кръвоснабдяването, въпреки че подобрените методи за тестване са направили заразяването по-малко вероятно в повечето развити страни.

Тук идва изкуствената кръв. Изкуствената кръв не върши цялата работа на истинската кръв - понякога тя дори не може да замести загубения кръвен обем. Вместо това, той носи кислород в ситуации, когато червените кръвни клетки на човек не могат да го направят сами. Поради тази причина изкуствената кръв често се нарича ан кислородна терапия, За разлика от истинската кръв, изкуствената кръв може да се стерилизира, за да убие бактерии и вируси. Лекарите могат да го дават и на пациенти, независимо от кръвната група. Много от сегашните видове имат срок на годност повече от година и не се нуждаят от хладилник, което ги прави идеални за употреба при спешни и бойни полета. Така че въпреки че всъщност не замества човешката кръв, изкуствената кръв все още е доста невероятна.

Ще разгледаме откъде идва изкуствената кръв и как тя работи в кръвообращението на човек след това.

Благодаря ти

Благодарение на Скот Бернщайн за съдействието му в тази статия.

Изкуствени кръвни клетки

Както HBOC, така и PFC са значително по-малки от червените кръвни клетки.

Както HBOC, така и PFC са значително по-малки от червените кръвни клетки.

Доскоро повечето опити за създаване на изкуствена кръв се проваляха. През 19 век лекарите неуспешно дават на пациентите животинска кръв, мляко, масла и други течности венозно. Дори след откриването на човешки кръвни групи през 1901 г., лекарите продължиха да търсят кръвни заместители. Световните войни I и II и откритията на хепатит и вируса на човешката имунодефицит (ХИВ) също предизвикаха интерес към неговото развитие.

Фармацевтичните компании разработиха няколко разновидности на изкуствена кръв през 80-те и 90-те години на миналия век, но много от тях изоставиха своите изследвания след инфаркти, инсулти и смъртни случаи при изпитания върху хора. Някои ранни формули също предизвикаха срив на капилярите и покачване на кръвното налягане. Допълнителните изследвания обаче доведоха до няколко специфични заместители на кръвта в два класа - преносители на кислород на базата на хемоглобин (HBOC) и перфлуоровъглеводороди (PFC), Някои от тези заместители наближават края на фазата на тестване и скоро могат да бъдат на разположение на болниците. Други вече се използват. Например, HBOC, наречен Hemopure, понастоящем се използва в болници в Южна Африка, където разпространението на ХИВ е застрашило кръвоснабдяването. Носителят на кислород на основата на PFC, наречен Oxygent, е в късните етапи на изпитванията върху хора в Европа и Северна Америка.

Двата типа имат драматично различни химични структури, но и двата работят основно чрез пасивна дифузия, Пасивната дифузия се възползва от склонността на газовете да преминават от области с по-голяма концентрация в области с по-малка концентрация, докато достигне състояние на равновесие, В човешкото тяло кислородът се движи от белите дробове (висока концентрация) към кръвта (ниска концентрация). След това, след като кръвта достигне капилярите, кислородът се премества от кръвта (висока концентрация) към тъканите (ниска концентрация).

Вижте следващата страница, за да научите повече за HBOC кръвта.

HBOC кръв

PolyHeme HBOC от Northfield Labs

PolyHeme HBOC от Northfield Labs

HBOC смътно приличат на кръв. Те са много тъмночервени или бордо и са направени от истински, стерилизиран хемоглобин, който може да идва от различни източници:

  • RBC от истинска, изтекла човешка кръв
  • RBC от крава кръв
  • Генетично модифицирани бактерии, които могат да произвеждат хемоглобин
  • Човешки плаценти

Лекарите обаче не могат просто да инжектират хемоглобин в човешката кръвоносна система. Когато е вътре в кръвните клетки, хемоглобинът върши чудесна работа за пренасяне и освобождаване на кислород. Но без мембраната на клетката, която да я защити, хемоглобинът се разгражда много бързо. Разпадащият се хемоглобин може да причини сериозно увреждане на бъбреците. Поради тази причина повечето HBOC използват модифицирани форми на хемоглобин, които са по-здрави от естествено срещащата се молекула. Някои от най-разпространените техники са:

  • Напречното свързване части от молекулата на хемоглобина с производно на хемоглобин, носещ кислород, наречен diaspirin
  • полимеризация хемоглобин чрез свързване на множество молекули една с друга
  • конюгиране хемоглобин чрез свързване към полимер

Учените също са изследвали HBOCs обвиват хемоглобин в синтетична мембрана, направена от липиди, холестерол или мастни киселини. Един HBOC, наречен MP4, е направен от хемоглобин, покрит в полиетилен гликол.

HBOC работят много като обикновените RBC. Молекулите на HBOC плават в кръвната плазма, като взимат кислород от белите дробове и го изпускат в капилярите. Молекулите са много по-малки от RBC, така че те могат да се поберат в пространства, които RBC не могат, например в изключително подута тъкан или ненормални кръвоносни съдове около ракови тумори. Повечето HBOC остават в кръвта на човек за около един ден - далеч по-малко от 100-те дни или така, че обикновените RBC циркулират.

Въпреки това, HBOC също имат няколко странични ефекти. Модифицираните молекули на хемоглобина могат да се поберат в много малки пространства между клетките и да се свързват към азотен оксид, което е важно за поддържане на кръвното налягане. Това може да доведе до повишаване на кръвното налягане на пациента до опасни нива. HBOC също могат да причинят коремен дискомфорт и спазми, които най-вероятно се дължат на освобождаването на свободни радикали, вредни молекули, които могат да повредят клетките. Някои HBOC могат да причинят временно, червеникаво оцветяване на очите или зачервена кожа.

На следващо място, научете за PFC кръвта и как тя е различна от HBOC.

PFC кръв

Изкуствена кръв на базата на PFC, произведена от Oxygent

Изкуствена кръв на базата на PFC, произведена от Oxygent

За разлика от HBOC, PFC обикновено са бели и са изцяло синтетични. Много приличат въглеводороди - химикали, направени изцяло от водород и въглерод - но те съдържат флуор вместо въглерод.

PFCs са химически инертни, но те са изключително добри в пренасянето на разтворени газове. Те могат да носят между 20 и 30 процента повече газ, отколкото вода или кръвна плазма, а ако има повече газ, те могат да пренасят повече от него. По тази причина лекарите използват предимно PFC във връзка с допълнителен кислород. Въпреки това, допълнителният кислород може да причини освобождаването на свободни радикали в тялото на човек. Изследователите изучават дали PFC могат да работят без допълнителния кислород.

PFCs са мазни и хлъзгави, така че трябва да бъдат емулгираниили суспендирана в течност, която да се използва в кръвта. Обикновено PFCs се смесват с други вещества, често използвани в интравенозни лекарства, като лецитин или албумин. Тези емулгатори в крайна сметка се разпадат, тъй като циркулират от кръвта. Черният дроб и бъбреците ги отстраняват от кръвта, а белите дробове издишват PFC по начина, по който биха въглероден диоксид. Понякога хората изпитват грипоподобни симптоми, докато телата им усвояват и издишват PFCs.

PFCs, подобно на HBOC, са изключително малки и могат да се поберат в пространства, недостъпни за RBC. Поради тази причина някои болници са проучили дали PFC могат да лекуват травматично увреждане на мозъка (TBI) чрез доставяне на кислород през подута мозъчна тъкан.

Фармацевтичните компании тестват PFC и HBOC за употреба в специфични медицински ситуации, но те имат подобни потенциални приложения, включително:

  • Възстановяване на доставката на кислород след загуба на кръв от травма, особено при спешни и бойни ситуации
  • Предотвратяване на необходимостта от кръвопреливане по време на операцията
  • Поддържане на притока на кислород към ракова тъкан, което може да направи химиотерапията по-ефективна
  • Лечение на анемия, която причинява намаляване на червените кръвни клетки
  • Разрешаване на доставката на кислород към подути тъкани или области на тялото, засегнати от сърповидно-клетъчна анемия

Изкуствената кръв не е без спор. След това ще разгледаме някои от проблемите, свързани с употребата му, както и бъдещето му в медицината.

Спор за изкуствена кръв

PolyHeme, от Northfield Laboratories, е друг вид изкуствена кръв.

PolyHeme, от Northfield Laboratories, е друг вид изкуствена кръв.

На пръв поглед изкуствената кръв изглежда като добро нещо. Има по-дълъг срок на годност от човешката кръв. Тъй като производственият процес може да включва стерилизация, той не носи риск от предаване на болестта. Лекарите могат да го прилагат на пациенти от всякаква кръвна група. В допълнение, много хора, които не могат да приемат кръвопреливане по религиозни причини, могат да приемат изкуствена кръв, особено PFCs, които не са получени от кръв.

Изкуствената кръв обаче е в центъра на няколко спорове. Лекарите се отказаха от употребата на HemAssist - първия HBOC, тестван върху хора в Съединените щати, след като пациентите, приемащи HBOC, умират по-често от тези, които са получавали дарена кръв. Понякога фармацевтичните компании имат проблеми с доказването, че техните кислородни носители са ефективни. Част от това е, че изкуствената кръв е различна от истинската, така че може да бъде трудно да се разработят точни методи за сравнение. В други случаи, например когато се използва изкуствена кръв за доставяне на кислород през подута мозъчна тъкан, резултатите могат да бъдат трудни за количествено определяне.

Друг източник на спорове е свързан с изкуствени изследвания на кръвта. От 2004 до 2006 г. Northfield Laboratories започна да тества HBOC, наречен PolyHeme, върху пациенти с травми. Изследването се проведе в повече от 20 болници в САЩ. Тъй като много пациенти с травма са в безсъзнание и не могат да дадат съгласие за медицински процедури, Администрацията по храните и лекарствата (FDA) одобри теста като проучване без съгласие, С други думи, лекарите могат да дадат на пациентите PolyHeme вместо истинска кръв, без първо да питат.

Northfield Laboratories проведоха срещи за обучение на хората в общностите, в които се провежда проучването. Компанията също така даде възможност на хората да носят гривна, информираща спешния персонал, че предпочитат да не участват. Критиците обаче твърдяха, че Northfield Laboratories не са направили достатъчно за образованието на обществеността и обвиниха компанията в нарушаване на медицинската етика.

Кръвните заместители могат да се използват като лекарства за повишаване на ефективността, подобно на човешката кръв, когато се използва при употреба на допинг в кръвта. Статия от октомври 2002 г. в "Wired" съобщава, че някои велосипедисти използват Oxyglobin, ветеринарен HBOC, за да увеличат количеството на кислород в кръвта си.

Въпреки противоречията, изкуствената кръв може да бъде широко използвана в рамките на следващите няколко години. Следващите поколения кръвни заместители също вероятно ще станат по-сложни. В бъдеще HBOC и PFC може да изглеждат много повече като червени кръвни клетки и те могат да носят някои от ензимите и антиоксидантите, които носи истинската кръв.

Вижте връзките на следващата страница за повече информация относно кръвта, изкуствената кръв и свързаните с тях теми.

Изкуствени клетки

Кислородните терапевтици не са единствените изкуствени клетки, които пробиват в човешките тела. Капсулирани островчета - клетките на панкреаса, поставени в синтетична мембрана - могат да помогнат за лечение на диабет. Капсулиран въглен може да премахне наркотици и отрови от кръвта на човек.


Видео Добавка: Зомби грим за Хелоуин - Видео Урок / Halloween Zombie Makeup.




Изследване


Изкуствен Интелект? Алгоритъмът Сортира Картини Като Личност
Изкуствен Интелект? Алгоритъмът Сортира Картини Като Личност

Как Наса Подобри Атлетическата Тренировка?
Как Наса Подобри Атлетическата Тренировка?

Наука Новини


Как Ланс Армстронг Се Разпадна?
Как Ланс Армстронг Се Разпадна?

Снимки: Същества От Най-Дълбоките Дълбоководни Отвори
Снимки: Същества От Най-Дълбоките Дълбоководни Отвори

Измами, Грешки И Погрешни Схващания В Медицинските Изследвания
Измами, Грешки И Погрешни Схващания В Медицинските Изследвания

Бърза Помощ В Язовир Калифорния: 5 Язовира, Които Не Успяха
Бърза Помощ В Язовир Калифорния: 5 Язовира, Които Не Успяха

Летището Задържа Създатели На Дронове По Подозрение За Тероризъм
Летището Задържа Създатели На Дронове По Подозрение За Тероризъм


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2020 BG.WordsSideKick.com