Các nhà khoa học phát triển máu nhân tạo dạng bột, pha như pha sữa

Máu nhân tạo lưu trữ dưới dạng bột, một ngày nào đó, có thể tạo ra cuộc cách mạng trong lĩnh vực cấp cứu y tế. Đó là những gì mà chúng ta có thể hình dung sau một nghiên cứu trình bày tại Hội nghị thường niên Hiệp hội Huyết học Hoa Kỳ.

Trong đó, các nhà khoa học hé lộ về một cấu trúc hồng cầu nhân tạo có khả năng vận chuyển oxy từ phổi tới các mô trong cơ thể. Thậm chí, nó có thể được đông khô thành dạng bột. Điều này khiến các bác sĩ và y tá có thể sử dụng thuận tiện hơn trong những trường hợp khẩn cấp, Tiến sĩ Allan Doctor, chuyên gia chăm sóc y tế đặc biệt tại trường Y Đại học Washington, cho biết.

“Về cơ bản, đó là một dạng bột khô trông giống như ớt bột. Nó có thể được bảo quản trong một túi truyền tĩnh mạch. Các bác sĩ có thể mang theo các túi máu bột trong ba lô, để trong xe cứu thương và nó sẽ có hạn sử dụng 1 năm hoặc nhiều hơn”, Tiến sĩ Doctor nói.

“Khi các bác sĩ cần sử dụng, họ bơm nước cất vào bên trong túi truyền và trộn với bột máu. Ngay lập tức, máu nhân tạo đã sẵn sàng để truyền cho người bệnh”.

Bơm nước cất vào túi truyền chứa bột máu, chúng sẽ sẵn sàng để sử dụng (ảnh minh họa)

Các tế bào máu nhân tạo có kích thước chỉ khoảng 1 phần 50 tế bào hồng cầu bình thường. Chúng được tạo nên bởi hemoglobin chiết xuất từ máu của con người, phủ bên ngoài là một lớp vật liệu polymer tổng hợp. Hemoglobin hay huyết sắc tố là một protein trong tế bào hồng cầu của chúng ta, có nhiệm vụ vận chuyển oxy tới mọi cơ quan trên cơ thể.

Trong quá khứ, máu đã luôn là một tài nguyên quan trọng của y học. Các nghiên cứu ước tính 70% cái chết của các cuộc chiến tranh có nguyên nhân từ sốc do mất máu, chứ không phải chấn thương đe dọa các cơ quan trọng yếu. Tại thời điểm hiện tại, riêng Hoa Kỳ mỗi năm cũng có 20.000 trường hợp tử vong do mất máu trước khi nạn nhân được đưa tới cơ sở cấp cứu y tế.

Bởi vậy, trong suốt 80 năm trở lại đây, loài người mà đại diện là các nhà khoa học đã luôn muốn săn tìm một loại máu nhân tạo thay thế cho máu người. Tuy nhiên, đó là một công cuộc vô cùng khó khăn. Tiến sĩ Doctor cho biết đa số những nhà khoa học trước đây đều thất bại.

Có hai nguyên nhân chính mà họ đã không thể giải quyết được. Một là máu nhân tạo trước đây được tạo ra có thể bắt được oxy trong phổi. Nhưng rồi nó không thể giải phóng oxy một cách hiệu quả khi chúng được đưa tới các mô và cơ quan.

Hai là chúng ta không thể kiểm soát được những phản ứng phức tạp giữa hemoglobin trần và oxit nitric, chất hóa học cho phép mạch máu giãn nở được phát hành bởi lớp niêm mạc. “Hemoglobin phản ứng với oxit nitric, gây co thắt mạch máu”, Tiến sĩ Doctor nói. “Khi các nhà khoa học cố gắng đưa hemoglobin trần vào máu, nó đã gây ra các cơn đau tim và đột quỵ”.

Bây giờ, Tiến sĩ Doctor và nhóm nghiên cứu của ông có thể giải quyết cả hai vấn đề nan giải này. Ông phủ lên tế bào máu nhân tạo một lớp vật liệu polymer tổng hợp. Lớp phủ này được phát triển bởi phó giáo sư Dipanjan Pan, đến từ Đại học Illinois.

Tính chất bề mặt của vật liệu polymer khiến nó phản ứng với độ pH của máu. Bởi vậy, các nhà khoa học có thể khiến máu nhân tạo tự động bắt oxy khi pH máu cao, và giải phóng oxy khi pH máu thấp.

“Ở trong phổi, pH máu sẽ cao. Trong mô, pH máu sẽ thấp và thậm chí còn thấp hơn nữa ở các mô đang thiếu oxy”, Tiến sĩ Doctor giải thích. “Bằng mối liên hệ giữa khả năng bắt nhả oxy và pH máu, chúng ta có thể tạo ra thứ bắt chước hành vi của tế bào hồng cầu bình thường”.

Ngoài ra, lớp phủ vật liệu polymer rõ ràng cũng sẽ ngăn chặn hemoglobin phản ứng với oxit nitric trong máu. Nó sẽ chặn đứng những cơn co thắt nguy hiểm của mạch máu, Tiến sĩ Doctor cho biết thêm.

Một lợi ích vượt ra ngoài những gì mà nhóm nghiên cứu muốn giải quyết, lớp phủ polymer không kích thích phản ứng miễn dịch. Điều đó có nghĩa là loại máu nhân tạo này có thể được sử dụng cho bất cứ ai, cho dù họ có nhóm máu A, B, AB hay nhóm máu O đi chăng nữa.

Từ trước đến nay, máu luôn là một tài nguyên quan trọng của y học

Hiện tại, máu bột nhân tạo đã được các nhà nghiên cứu thử nghiệm trên chuột. Kết quả khá khả quan, khi nó đã hoàn thành nhiệm vụ cung cấp oxy tới các mô trong tình trạng nguy hiểm.

“Chúng tôi đã thay thế 70% lượng máu của những con chuột bằng máu nhân tạo”, Tiến sĩ Doctor cho biết. “Những con chuột được truyền máu nhân tạo phản ứng không khác gì những con chuột được truyền máu thật”.

Máu nhân tạo được làm ra với mục đích sử dụng cho các ca cấp cứu, mất máu nghiêm trọng. Tuy nhiên, nó còn vô số ứng dụng khác trong y tế. Ví dụ như, máu nhân tạo cũng có thể giúp duy trì chất lượng sống cho các cơ quan, nội tạng được hiến tặng. Nó có thể bổ sung vào kho dự trữ của bệnh viện, để dùng trong các ca phẫu thuật phức tạp.

Tuy nhiên, những ứng dụng là có giới hạn. Tiến sĩ Doctor cho biết, máu nhân tạo của ông và nhóm nghiên cứu tạo ra sẽ không bao giờ thay thế hoàn toàn được cho máu thật của con người. Vấn đề mà các nhà khoa học không thể giải quyết lần này là thời gian sống của chúng.

“Một tế bào hồng cầu bình thường sẽ lưu thông trong cơ thể suốt 120 ngày. Chúng tôi ước tính tế bào nhân tạo này chỉ có thể lưu thông trong 1 phần 3 cho đến nửa ngày”, Tiến sĩ Doctor cho biết. “Chúng tôi có thể chỉnh sửa và cải tiến để tăng thời gian sống lên một vài ngày. Nhưng nghiêm túc mà nói, chúng tôi nghi ngờ khả năng của mình để có thể kéo dài thời gian lưu thông của chúng tới độ một tế bào hồng cầu bình thường”.

Cho tới thời điểm hiện tại, máu nhân tạo của nhóm nghiên cứu cũng chỉ được sử dụng trong nhiệm vụ cung cấp oxy. Một số chức năng khác của máu người bình thường chưa thể được mô phỏng. Ví dụ như hồng cầu có thể bảo vệ các mô khỏi quá trình oxy hóa, điều tiết lưu thông máu, hỗ trợ đáp ứng miễn dịch và giúp hình thành cục máu đông ngăn mất máu, Tiến sĩ Alan Mast đến từ Viện nghiên cứu Wisconsin cho biết.

“Tế bào hồng cầu có thể làm được nhiều chức năng sinh lý khác”, Tiến sĩ Mast nói. “Tôi xem đây như là những tế bào vận chuyển oxy nhân tạo thì đúng hơn, bởi vì chúng chưa thể giống như những tế bào hồng cầu”.

Mặc dù vậy, Tiến sĩ Mast cảm thấy rất hứng thú với những gì mà máu bột nhân tạo có thể làm được. “Chúng có thể kéo dài thời gian sống của các thương bệnh binh, cho đến khi họ được chuyển tới bệnh viện. Sản phẩm này cũng hữu ích với các vùng nông thôn, hoặc khu vực mà một khi ca chấn thương xảy ra, không có sẵn máu để đáp ứng”.

Trả lời về bước nghiên cứu tiếp theo, Tiến sĩ Doctor cho biết họ phải tiếp tục thử nghiệm máu nhân tạo trên thỏ và khỉ. Nếu kết quả của các giai đoạn này đều khả quan, thử nghiệm trên người mới có thể được tiến hành. “Đó sẽ là một con đường khá dài, có thể dài đến 10 năm trước khi chúng tôi có câu trả lời dứt khoát xem liệu máu bột nhân tạo có hoạt động trên cơ thể của bất kì ai”, Tiến sĩ Doctor nói.

Tham khảo UPI