Растворы PFC, как и гемоглобиновые препараты, не лишены недостатков. Доктор Дэвид Г.Баррис – глава департамента хирургии в Университете здоровья в Бетесде, объясняет: «В перфторуглеродном растворе количество растворенного кислорода находится в линейной зависимости от того, сколько его вдохнули, в отличие от криволинейной зависимости в случае с гемоглобином». Поскольку FPC – менее эффективные, чем гемоглобин переносчики кислорода, то для того чтобы насытить ими ткани, требуется большая концентрация кислорода в воздухе, который, в свою очередь, может повредить легкие. Но доктор Баррис отмечает и преимущество FPC – они более приемлемы с точки зрения религии по сравнению с препаратами донорского или животного происхождения.
В настоящее время компании стремятся разработать кислородпереносящие препараты, которые бы усиливали доставку кислорода при нехватке крови или в том случае, когда кровь из-за болезни не может переносить достаточно кислорода. BioTimeInc.(Беркли, Калифорния) работает над веществом, которое сможет по-настоящему на некоторое время заменить кровь. Некоторые хирургические операции проводят при низких температурах, чтобы замедлить у пациента обмен веществ и сократить потребность организма в кислороде. Ограничения метода низкотемпературной хирургии заключаются в том, что кровь не может циркулировать при температурах, близких к нулю. ГетаКул от BioTime, производное искусственной плазмы, мог бы заменить пациенту кровь на этот период. BioTime провела опыты с ГетаКул на животных и готовит заявление на проведение клинических испытаний.
Проблема создания эмульсий на основе перфторорганических соединений для медико-биологических целей разрабатывается учеными уже несколько десятилетий. Актуальным является получение перфторуглеродных эмульсий, которые бы максимально соответствовали следующим требованиям:
• высокая газотранспортная способность;
• стабильность;
• низкая реактогенность;
• отсутствие токсичности.
6. Получение эмульсий на основе перфторуглеродов. Перфторан
В начале 80-х в подмосковном Пущино был создан заменитель крови – перфторан. Результаты пробного применения нового препарата в клиниках (а затем и прямо на поле боя в Афганистане) превзошли все ожидания.
В начале 60-х американец Генри Словитер предложил использовать эмульсию перфторуглеродов (ПФУ) – веществ, основу молекул которых образуют атомы угрерода, а все оставшиеся свободными валентности заняты атомами фтора. К этому классу соединений относится, например, всем известный тефлон. Было известно, что они легко поглощают большие объемы любых газов и также легко расстаются с поглощенным. Они химически инертны и физиологически нейтральны. В воде они практически нерастворимы, но при добавке поверхностно-активных веществ могут образовывать эмульсии – взвеси мелких жидких частиц. Каждая такая частица – это окруженная одним слоем молекул ПАВ капелька жидкого перфторуглерода. В ней-то и растворяется кислород.
Работы с эмульсиями ПФУ начались в США и Японии еще в 1969 году, однако после первых неудач вышли из моды. В конце 70-х Академии наук было поручено в кратчайшие сроки создать отечественный перфторуглеродный кровезаменитель. Головным учреждением был определен Пущинский Институт биофизики, который (как и весь научный центр) возглавлял профессор Генрих Иваницкий. «Дело в том, что мы с самого начала сделали эмульсию очень тонкой – средний диаметр частиц в ней на порядок меньше, чем у эритроцита, - рассказывает Генрих Иваницкий. – Это было вызвано технологическими соображениями: ПФУ намного тяжелее воды; эмульсия, предоставленная самой себе, постепенно оседает и расслаивается, но чем меньше частицы, тем медленнее это происходит. Неожиданно оказалось, что при тяжелых травмах размер частиц часто имеет решающее значение. Организм реагирует на травму усилением кровоснабжения пораженного места. Однако возникающий при этом отек сдавливает мелкие капилляры, делая их непроходимыми для эритроцитов. Кислородное снабжение поврежденной ткани ухудшается, в ней накапливается молочная кислота – и капилляры сжимаются еще сильнее. Особенно быстро и страшно эта ловушка срабатывает при отеках мозга – самой чувствительной к кислородному голоданию ткани. Но маленькие, скользкие, невосприимчивые к физиологическим регуляторам капельки ПФУ-эмульсии разрывают этот порочный круг, проникая в задыхающуюся ткань при любом состоянии капилляров и принося ей спасительный кислород».
Другой постоянной угрозой при тяжелых механических травмах является жировая эмболия: попадающие в кровяное русло (прежде всего из костного мозга раздробленных костей) частицы жира все время норовят слипнуться, и образующиеся жировые капли часто закупоривают сосуды. Но если в кровь примешан перфторан, частицы с оболочкой из ПАВ и перфторуглеродым содержимым поглощают жир из крови. Вдобавок перфторан снижает вязкость крови, облегчая тем самым работу сердца (что в некоторых случаях тоже важно), и обладает еще целым рядом полезных эффектов. Все это вкупе с ожидаемыми достоинствами (заведомым отсутствием инфекции, иммунологической нейтральностью и т.д.) делало его незаменимым препаратом для скорой помощи, военной медицины, медицины катастроф.
Перфторан – единственный в мире разрешенный к клиническому применению кровезаменитель с газотранспортной функцией на основе перфторуглеродных соединений. Препарат обладает газотранспортными, реологическими, гемодинамическими, диуретическими, мембраностабилизирующими, кардиопротекторными и сорбционными свойствами.
Перфторан рекомендуется применять в качестве кровезаменителя с газотранспортной функцией при:
• острой и хронической гиповолемии (травматическом, геморрагическом, ожоговом и инфекционно-токсическом шоке, черепно-мозговой травме, операционной и послеоперационной гиповолемии),
• нарушениях микроциркуляции и периферического кровообращения (изменении тканевого метаболизма и газообмена, гнойно-септическом состоянии, инфекции, нарушении мозгового кровообращении, жировой эмболии),
• регионарной перфузии, лаваже легких, промывании гнойных ран брюшной и других полостей,
• для противоишемической защиты донорских органов (предварительная подготовка донора и реципиента).
Противопоказанием к применению перфторана является гемофилия; в период беременности и кормления грудью препарат можно применять только по жизненным показаниям.
При использовании перфторана возможны аллергические реакции (крапивница, кожный зуд, покраснение кожных покровов), учащение пульса, снижение артериального давления, повышение температуры, головная боль, боли за грудиной и в поясничной области, затруднение дыхания, анафилактоидные реакции. Частота возникновения неблагоприятных реакций – 1,8 %.
Перфторан следует хранить в замороженном состоянии при температуре от -4 до -18°С. В размороженном виде препарат можно хранить в холодильнике при температуре +4°С не более 2-х недель. Срок годности препарата: 3 года – при температуре от -4 до -18°С ; 2 недели – при температуре +4°С.
Как видно из описания препарата процент возникновения неблагоприятных последствий после использования очень мал. Также он имеет достаточно большой срок годности. Но наиболее важно то, что препарат прошел все клинические испытания и разрешено его практическое применение в медицине.
7. Перспективы и новейшие технологии
Через несколько лет ученые смогут получить настоящий кровезаменитель, который в состоянии полностью заменить пациенту кровь при нормальной температуре.
В конце 2004 года исследователи из Парижского университета нашли способ производить в лабораторных условиях красные кровяные тельца. В ходе исследования ученые объединили стволовые клетки с еще одной группой кровяных клеток, а затем обработали их веществом, стимулирующим рост. Похожие эксперименты проводятся сейчас по всему миру - однако до сих пор успеха ученым добиться не удавалось. Отличие парижского исследования в том, что использованные клетки мышей впервые были помещены в условия, сходные с теми, в которых растут клетки костного мозга. В принципе, сходных результатов можно добиться, используя клетки того же человека, которому позже понадобится переливание крови, утверждает профессор Люк Дуэй, работавший в составе команды, поставившей этот эксперимент. "Это практически снимает иммунологические проблемы, связанные с отторжением тканей", - заявил он. В конечном итоге, рассчитывают ученые, их эксперимент приведет к тому, что начнется массовое производство искусственных красных кровяных телец. Однако пока рано говорить о том, что искусственную кровь можно будет использовать в клинических условиях.
Группа исследователей из трех крупных японских университетов разработала новую формулу искусственной крови, которая в ближайшее время сможет успешно устранить опасность заражения вирусами и будет абсолютно совместимой с любой группой крови при ее переливании. Это основные недостатки естественной крови, ограничивающие ее применение на борьбу с которыми потрачено немало денег времени и усилий.
Авторами сенсационной разработки синтетической крови стали специалисты из университетов Васэда, Кейо и Кумамото. Как сообщили специалисты одной из лабораторий, работавшей над проектом, новый тип искусственной крови можно производить в массовом масштабе и хранить относительно долгое время. Тем самым удается преодолеть еще один недостаток натуральной крови – небольшой срок хранения, необходимость специальных консервантов, в то же время ухудшающих ее свойства. Ученые в Японии уже провели весьма успешные опыты на животных и ожидают, что практическое применение их разработки начнется приблизительно, через два года, после, осуществления последней стадии клинических испытаний начатых на человеке.