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从啤酒到生物技术：历史上最古怪的血液替代品有哪些？
血液替代品（又称人工血或血液代理物）是一种模拟和满足生物血液某些功能的物质。这些替代品旨在提供血液输 transfusion 的替代方案，这项过程是将血液或基于血液的产品从一个人转移到另一个人。至今，尚无公认的携氧血液替代品，这是红血球输血的典型目标；然而，市面上有一些非血液的容积扩张剂供应，以应对仅需恢复体液的情况。这些产品帮助医生和外科医生避免疾病传播和免疫抑制的风险，同时应对血液捐献者短缺的问题，以及满足耶和华见证人等因宗教原因拒绝接受输血者的需求。
主要的「携氧」血液替代品包括基于血红蛋白的携氧剂（HBOC）和全氟碳乳剂，而氧治疗产品目前正在美国和欧盟进行临床试验。
血液替代品的研究历史可以追溯到1616年当威廉·哈维发现血液循环系统时。当时的科学家们尝试使用啤酒、尿液、牛奶及非人类动物血作为血液替代品。克里斯多福·雷恩爵士更是提出使用葡萄酒和鸦片作为替代品。随着20世纪初现代输血医学的发展，兰德斯坦和合著者们的工作让人们开始理解血型血清学的基本原理。
战争情况下的输血医学限制，如二战期间，为血液替代品的研究铺平了道路。
血液替代品的早期尝试面临着重大副作用，而那时的知识和技术无法迅速消除这些问题。 1980年代出现的艾滋病再次刺激了对安全性更高的血液替代品的开发需求。随着对血供安全的公众担忧与牛海绵状脑病的影响，血液捐赠持续下滑，却需求不断上升，这种矛盾的局面促成了对血液替代品进一步发展的良好环境。在2023年，国防高级研究计划局（DARPA）宣布资助12所大学与实验室进行合成血液的研究，预计人类试验将在2028年至2030年之间进行。
发展路径
血液替代品的发展集中于能够携带氧气的分子，主要的工作集中于重组血红蛋白（通常携带氧气的分子）和全氟碳化合物（PFC）。第一个获批准的携氧血液替代品是基于全氟碳的产品Fluosol-DA-20，由日本的绿十字公司生产，于1989年获得美国食品药品监督管理局（FDA）的批准。尽管因为效果有限、使用学习困难及副作用，该产品于1994年被撤回，但Fluosol-DA依然是唯一一个获得FDA全面批准的氧治疗产品。
至2017年，尚无任何血红蛋白基制品获得批准。
全氟碳基的探索
全氟化学物质不溶于水，无法与血液混合，因此需要通过在水中分散小颗粒PFC来制作乳剂。这种液体与抗生素、维他命、营养素和盐类混合，形成一种含有大约80种不同成分的混合物，执行天然血液的许多重要功能。 PFC颗粒的直径约为红血球的1/40，这种小体积能使PFC颗粒穿越无红血球流动的毛细血管，对于受损的、缺血的组织而言，能在理论上提供好处。
PFC溶液携载氧气的能力强大，甚至哺乳动物（包括人类）可以在呼吸液体PFC溶液的情况下生存。 PFC所提供的优势还包括无法依赖改造血红蛋白，拥有无限的制造能力，以及能够进行热灭菌和高效的氧气传递和二氧化碳去除能力。
血红蛋白基的挑战
血红蛋白是红血球的主要成分，约占细胞质量的33%。血红蛋白基产品称为血红蛋白基氧载体（HBOC）。未经修改的游离血红蛋白因为氧亲和力过强而无法有效进行组织氧合而且在血管内的半衰期过短，导致临床应用受限。为了克服这些毒性，研究人员采取了基因工程版本、交联、聚合和包埋等多种方式进行改进。
多款血红蛋白基产品的研发历经波折，许多产品因增加死亡率或安全性问题而停止研发，无一能持续至今。
干细胞的可能性
干细胞则提供了一种生产可输血血液的可能性。根据Giarratana等人的研究，使用造血干细胞进行大规模体外生产成熟人类血细胞，这些经过培养的细胞与自然红血球的血红蛋白含量及形态相同，并在寿命上接近正常红血球。
2010年，美国国防部的实验团队开始着手创造人工血液，以便在偏远地区使用，并能更快速地为受伤的士兵输血。这种血液由从人类母亲的脐带中去除的造血干细胞制成，使用称为「血药」的方法。这项技术在过去已用于动物和植物中来大量生产医疗物质，每根脐带大约能产出20个单位的血液。
历经FDA的审核，这种血液的安全性符合要求，若能成功应用，将使每单位的成本从5000美元下降到1000美元以下，并能够配合所有常见的血型。
如今，随着技术的演进，人工血液的前景似乎越来越值得期待，但血液替代品的发展是否能够真正解决我们面临的医疗挑战，仍需深入思考？
