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從啤酒到生物技術：歷史上最古怪的血液替代品有哪些？
血液替代品（又稱人工血或血液代理物）是一種模擬和滿足生物血液某些功能的物質。這些替代品旨在提供血液輸 transfusion 的替代方案，這項過程是將血液或基於血液的產品從一個人轉移到另一個人。至今，尚無公認的攜氧血液替代品，這是紅血球輸血的典型目標；然而，市面上有一些非血液的容積擴張劑供應，以應對僅需恢復體液的情況。這些產品幫助醫生和外科醫生避免疾病傳播和免疫抑制的風險，同時應對血液捐獻者短缺的問題，以及滿足耶和華見證人等因宗教原因拒絕接受輸血者的需求。
主要的「攜氧」血液替代品包括基於血紅蛋白的攜氧劑（HBOC）和全氟碳乳劑，而氧治療產品目前正在美國和歐盟進行臨床試驗。
血液替代品的研究歷史可以追溯到1616年當威廉·哈維發現血液循環系統時。當時的科學家們嘗試使用啤酒、尿液、牛奶及非人類動物血作為血液替代品。克里斯多福·雷恩爵士更是提出使用葡萄酒和鴉片作為替代品。隨著20世紀初現代輸血醫學的發展，蘭德斯坦和合著者們的工作讓人們開始理解血型血清學的基本原理。
戰爭情況下的輸血醫學限制，如二戰期間，為血液替代品的研究鋪平了道路。
血液替代品的早期嘗試面臨著重大副作用，而那時的知識和技術無法迅速消除這些問題。1980年代出現的艾滋病再次刺激了對安全性更高的血液替代品的開發需求。隨著對血供安全的公眾擔憂與牛海綿狀腦病的影響，血液捐贈持續下滑，卻需求不斷上升，這種矛盾的局面促成了對血液替代品進一步發展的良好環境。在2023年，國防高級研究計劃局（DARPA）宣布資助12所大學與實驗室進行合成血液的研究，預計人類試驗將在2028年至2030年之間進行。
發展路徑
血液替代品的發展集中於能夠攜帶氧氣的分子，主要的工作集中於重組血紅蛋白（通常攜帶氧氣的分子）和全氟碳化合物（PFC）。第一個獲批准的攜氧血液替代品是基於全氟碳的產品Fluosol-DA-20，由日本的綠十字公司生產，於1989年獲得美國食品藥品監督管理局（FDA）的批准。儘管因為效果有限、使用學習困難及副作用，該產品於1994年被撤回，但Fluosol-DA依然是唯一一個獲得FDA全面批准的氧治療產品。
至2017年，尚無任何血紅蛋白基製品獲得批准。
全氟碳基的探索
全氟化學物質不溶於水，無法與血液混合，因此需要通過在水中分散小顆粒PFC來製作乳劑。這種液體與抗生素、維他命、營養素和鹽類混合，形成一種含有大約80種不同成分的混合物，執行天然血液的許多重要功能。PFC顆粒的直徑約為紅血球的1/40，這種小體積能使PFC顆粒穿越無紅血球流動的毛細血管，對於受損的、缺血的組織而言，能在理論上提供好處。
PFC溶液攜載氧氣的能力強大，甚至哺乳動物（包括人類）可以在呼吸液體PFC溶液的情況下生存。PFC所提供的優勢還包括無法依賴改造血紅蛋白，擁有無限的製造能力，以及能夠進行熱滅菌和高效的氧氣傳遞和二氧化碳去除能力。
血紅蛋白基的挑戰
血紅蛋白是紅血球的主要成分，約佔細胞質量的33%。血紅蛋白基產品稱為血紅蛋白基氧載體（HBOC）。未經修改的游離血紅蛋白因為氧親和力過強而無法有效進行組織氧合而且在血管內的半衰期過短，導致臨床應用受限。為了克服這些毒性，研究人員採取了基因工程版本、交聯、聚合和包埋等多種方式進行改進。
多款血紅蛋白基產品的研發歷經波折，許多產品因增加死亡率或安全性問題而停止研發，無一能持續至今。
幹細胞的可能性
幹細胞則提供了一種生產可輸血血液的可能性。根據Giarratana等人的研究，使用造血幹細胞進行大規模體外生產成熟人類血細胞，這些經過培養的細胞與自然紅血球的血紅蛋白含量及形態相同，並在壽命上接近正常紅血球。
2010年，美國國防部的實驗團隊開始著手創造人工血液，以便在偏遠地區使用，並能更快速地為受傷的士兵輸血。這種血液由從人類母親的臍帶中去除的造血幹細胞製成，使用稱為「血藥」的方法。這項技術在過去已用於動物和植物中來大量生產醫療物質，每根臍帶大約能產出20個單位的血液。
歷經FDA的審核，這種血液的安全性符合要求，若能成功應用，將使每單位的成本從5000美元下降到1000美元以下，並能夠配合所有常見的血型。
如今，隨著技術的演進，人工血液的前景似乎越來越值得期待，但血液替代品的發展是否能夠真正解決我們面臨的醫療挑戰，仍需深入思考？
