Khi sự đổi mới trong lĩnh vực y tế tiếp tục phát triển, sự phát triển của các chất thay thế máu ngày càng thu hút sự chú ý. Chất này, được gọi là "máu nhân tạo" hay "máu thay thế", nhằm mục đích mô phỏng một phần chức năng của máu sinh học và cung cấp giải pháp thay thế cho việc truyền máu. Mặc dù chưa có giải pháp thay thế nào được chấp nhận rộng rãi cho máu mang oxy, nhưng các nhà nghiên cứu đang nỗ lực cung cấp các giải pháp an toàn và hiệu quả trong nhiều tình huống khác nhau, đặc biệt là ở những khu vực có nguy cơ mắc bệnh truyền nhiễm cao.
Sự xuất hiện của các chất thay thế máu không chỉ có thể tránh được nguy cơ lây truyền bệnh tật mà còn giải quyết tình trạng thiếu nguồn cung cấp máu.
Lịch sử của huyết học có thể bắt nguồn từ năm 1616, khi William Harvey phát hiện ra các nguyên tắc cơ bản của tuần hoàn máu. Những nỗ lực sau đó đã được thực hiện để sử dụng bia, nước tiểu, sữa và máu của động vật không phải con người làm chất thay thế. Vào đầu thế kỷ 20, với sự phát triển của y học truyền máu và sự hiểu biết sâu sắc hơn về thành phần máu và huyết thanh học nhóm máu, các nhà nghiên cứu bắt đầu tìm kiếm các giải pháp thay thế an toàn hơn cho việc truyền máu không yêu cầu nhóm máu phù hợp.
Sự bùng phát của đại dịch HIV vào những năm 1980 và cuộc khủng hoảng bệnh bò điên sau đó càng làm tăng thêm nhu cầu về các nguồn thay thế máu an toàn. Các nhà đầu tư trong ngành công nghệ sinh học đang hy vọng vào sự phát triển của các chất thay thế máu, được thúc đẩy bởi nhiều yếu tố, bao gồm nhu cầu ngày càng tăng và số lượng người hiến máu giảm. Gần đây, DARPA đã công bố tài trợ cho một số trường đại học và phòng thí nghiệm tiến hành nghiên cứu về máu tổng hợp và các thử nghiệm lâm sàng trong tương lai dự kiến sẽ bắt đầu từ năm 2028 đến năm 2030.
Hiện nay, các nhà nghiên cứu chủ yếu tập trung vào hai loại chất thay thế máu: chất mang oxy dựa trên huyết sắc tố (HBOC) và nhũ tương perfluorocarbon. Những lựa chọn thay thế này được thiết kế để cung cấp khả năng vận chuyển oxy thay thế trong các tình huống khẩn cấp nhằm đáp ứng nhu cầu truyền máu.
Các sản phẩm dựa trên huyết sắc tố hiện đang phải đối mặt với một số thách thức, bao gồm cả tính an toàn, hiệu quả và các tác dụng phụ tiềm ẩn.
Perfluorocarbons không hòa tan trong nước nên cần được chế tạo thành dạng nhũ tương, bổ sung thêm kháng sinh, vitamin, chất dinh dưỡng và các thành phần khác trong quá trình sử dụng. Những hạt perfluorocarbon này có thể mang lượng oxy cao hơn và có đường kính nhỏ hơn có thể di chuyển qua các mao mạch nhỏ, giúp các mô bị tổn thương lấy được oxy. Tuy nhiên, những sản phẩm như vậy vẫn phải đối mặt với những thách thức trong sử dụng lâm sàng và FDA đã rút lại sự chấp thuận của Fluosol vào năm 1994 do các biến chứng khi bảo quản và sử dụng cũng như các rủi ro liên quan đến các biến chứng như phù phổi.
Ngược lại, các chất mang oxy dựa trên huyết sắc tố (HBOC) lại gặp nhiều vấn đề hơn trong quá trình phát triển. Những sản phẩm này cần phải khắc phục được độc tính của chính hemoglobin, vì ái lực với oxy của hemoglobin tự do quá cao khiến nó không thể cung cấp oxy cho các mô một cách hiệu quả. Ngoài ra, một số sản phẩm HBOC được thử nghiệm lâm sàng đã gặp phải thất bại ở nhiều mức độ khác nhau, khiến các công ty liên quan tuyên bố phá sản hoặc rút lui việc phát triển sản phẩm.
Năm 2009, FDA đã từ chối sản phẩm HBOC của Phòng thí nghiệm Northfield, dẫn đến việc công ty cuối cùng bị phá sản.
Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã bắt đầu sử dụng tế bào gốc để tạo ra máu có thể truyền được. Công nghệ này có thể giảm đáng kể chi phí sản xuất đơn vị máu và cung cấp chất thay thế cho nhiều loại máu khác nhau. Những tế bào gốc được chiết xuất từ máu cuống rốn này có thể tạo ra thành công các tế bào hồng cầu có chức năng bình thường sau một loạt phương pháp nuôi cấy và điều trị sinh hóa, có tiềm năng rất lớn.
Mặc dù việc phát triển các chất thay thế máu hiện đang gặp nhiều thách thức nhưng nỗ lực của các nhà khoa học mang lại hy vọng cho tương lai của việc điều trị y tế. Nghiên cứu về chất thay thế máu không chỉ là một bước đột phá khoa học mà còn có thể cứu sống vô số người trong thời kỳ chiến tranh, thiên tai và tỷ lệ mắc bệnh truyền nhiễm cao. Vì vậy, sự phát triển thành công của các chất thay thế máu phổ biến trong tương lai sẽ có tác động sâu sắc đến cộng đồng y tế. Chúng ta đã sẵn sàng cho sự thay đổi mang tính cách mạng này chưa?