Lecture++血液净化泌尿免疫系统的人工器官(II).ppt

人工血液 1、血红素的分子量约为64500 dalton，主要存在于红血球中，由四个胜肽链所组成，分别为二个α链与二个β链，每一个α链由141个氨基酸所组成，而β链则为146个氨基酸所组成。每条α链及β链上皆有一个原血红素基与之相连，其中的亚铁离子（Fe2+）可以利用配位键的方式与一个氧分子结合，能够可逆地行使携氧与释氧的功能，因此每一个血红素分子最多可以携带四个氧分子。 人工血液 - 研究方向 2、在人体内当红血球行经肺脏时，由于肺泡里的氧分压高达100毫米汞柱（mmHg），使得红血球里的每一血红素分子可以充分地携带氧气。当携氧的红血球行经人体的各部分组织或器官时，由于氧分压降至约40毫米汞柱，红血球里的血红素分子便将其所携带的氧分子释放出来，以参与附近细胞的新陈代谢作用。血红素与氧分子的亲和力，与红血球内的一重要分子（2,3-DPG）有相当密切的关系。 经由纯化过程所取得的血红素溶液，由于红血球被打破，造成2,3-DPG分子的流失，导致血红素对氧的亲和力过高，而降低了其在人体组织或器官中的释氧功能。因此若以血红素为基质来制备人工替代血液，必须对纯化出来的血红素溶液做适当的物理或化学修饰，以符合人体的生理要求。目前以血红素为基材发展的人工替代血液，大致可分为包覆型人工替代血液、基因重组型人工替代血液与聚合型人工替代血液等。 a、包覆型人工替代血液：以磷脂质经由乳化技术将血红素包覆起来，形成直径约100～200奈米大小的颗粒，如此可以避免血红素在体内被快速分解掉，增加其在人体血液循环中的半衰期，且在人体胶体渗透压的限制下，可以有正常的血红素浓度。在包覆过程中同时也把2,3-DPG分子包覆在磷脂质里面，以调控血红素分子对氧分子的亲和力。 b、基因重组型人工替代血液：主要是利用基因技术，将血红素的α或β链的基因转殖到大肠杆菌里面，由大肠杆菌来表现，制造出血红素分子。利用基因技术可以改变α或β链上某些特定的氨基酸，例如将β链上第108个氨基酸，由原来的天门冬胺酸改变成离胺酸，可以使得血红素对氧的亲和力降低。 c、聚合型人工替代血液：又可分为分子内部交联型血红素、分子与分子间交联型血红素与共轭交联型血红素。 3、分子内部交联型血红素：血红素分子内部的交联可以用PLP（pyridoxyl 5-phosphate）分子代替2,3-DPG分子，做为修饰血红素对氧分子亲和力的交联剂。由于PLP和2,3-DPG对脱氧状态的血红素分子结合的位置相同，因此可以稳定其去氧结构，使血红素对氧的亲和力降低。这样的分子内部交联也同时稳定了血红素的四聚体结构，避免在人体血液循环过程中被快速分解掉，因此可以改善血红素分子在人体内滞留的半衰期。 4、分子与分子间交联型血红素：分子内部交联后的血红素分子，若进一步以另一交联剂将血红素分子与分子间交联起来，则可以有效地增加其在人体血液循环中的半衰期达六至七倍。 目前较常用的交联剂为戊二醛。聚合血红素最重要的就是控制其分子量分布及适当的携氧能力，较适当的分子量大小约在20万～40万dalton，以不超过50万dalton为佳，也就是相当于二至八个血红素分子聚合的大小。若聚合程度过高，则聚合后的血红素溶液黏度会过大，导致血液流变性质的改变。若血红素分子聚合程度过低，则无法得到适当的携氧能力以及在人体内的适当半衰期。 然而戊二醛与血红素分子进行的聚合反应很快，所制造出来的聚合血红素分子量分布往往相当广，容易造成许多过聚合的高分子聚合物。此外，戊二醛聚合血红素无法在储存及加热过程中维持稳定结构，容易释放出对人体有害的戊二醛分子，因此戊二醛并非制造聚合血红素最佳的交联剂。 5、共轭交联型血红素：利用交联剂将血红素分子以共价键结的方式键结在水溶性高分子链上，目的除了增加血红素分子的体积以减缓血红素分子由肾丝球体漏出外，亦可避免血液中其它蛋白质的吸附，以降低人体免疫系统的攻击。 人工血管是以尼龙、涤纶、聚四氟乙烯（PT-FE）等合成材料人工制造的血管代用品，适用于全身各处的血管转流术。 人工血管 人工血管 血管的制造，国外的研究，近年来绝大多数是采取医用高分子材料进行编织。 我国在50年代末，60年代初，才开始进行研究，起初是用尼龙(Nylon)织成，后因尼龙降解，在生体内植入后发生破裂而被淘汰。 现在多采用涤纶(Dacron)纤维编织人工血管，己大量应用于临床，如治疗主动脉瘸，主动脉狭窄，上下腔静脉切除更换术等，最长可达37cm。 目前用高分于材料由机器编织的人了血管，平织者内径最小为8mm，针织者内径为3mm，再小就比较困难了，但针织人工血管目前在国内尚未能正式生产。 此外，还有膨体聚四氟乙烯纤维材料织成的人工血管，内径可达6mm。最近国外报道用弹性聚氨酯制成的人工血管，管壁无孔隙，内壁光滑，可随血压改变而仲缩，内径能达