Membuat Darah Buatan

Usaha Darah Buatan

     
 

Cara Membuat Darah Buatan

Darah buatan adalah produk dibuat untuk bertindak sebagai pengganti sel-sel darah merah. Sementara darah benar melayani fungsi yang berbeda, darah buatan ini dirancang untuk tujuan tunggal transportasi oksigen dan karbon dioksida ke seluruh tubuh. Tergantung pada jenis darah buatan, dapat diproduksi dengan cara yang berbeda menggunakan produksi sintetis, isolasi kimia, atau rekombinan teknologi biokimia. Pengembangan pengganti darah pertama tanggal kembali ke awal 1600-an, dan pencarian untuk pengganti darah yang ideal terus berlanjut. Berbagai produsen memiliki produk di uji klinis, namun, tidak ada produk darah benar-benar aman dan efektif buatan saat ini dipasarkan. Hal ini diantisipasi bahwa ketika sebuah produk darah buatan tersedia, itu akan memiliki penjualan tahunan lebih dari $ 7,6 milyar pada Amerika Serikat saja.
Latar belakang

Darah adalah tipe khusus dari jaringan ikat yang terdiri dari sel darah putih, sel darah merah, trombosit, dan plasma. Ia memiliki berbagai fungsi dalam tubuh. Plasma merupakan bahan ekstraseluler terdiri dari air, garam, dan berbagai protein yang, bersama dengan platelet, mendorong darah untuk membeku. Protein dalam plasma bereaksi dengan udara dan mengeras untuk mencegah perdarahan lebih lanjut. Sel-sel darah putih bertanggung jawab atas pertahanan kekebalan tubuh. Mereka mencari menyerang organisme atau bahan dan meminimalkan efeknya di tubuh.

Sel-sel merah dalam darah membuat warna merah terang. Waktu dua tetes darah mengandung sekitar satu miliar sel darah merah. Sel-sel ini bertanggung jawab untuk transportasi oksigen dan karbon dioksida ke seluruh tubuh. Mereka juga bertanggung jawab atas fenomena “mengetik”. Pada membran sel-sel ini adalah protein yang tubuh mengakui sebagai miliknya. Untuk alasan ini, seseorang dapat menggunakan darah hanya yang kompatibel dengan tipenya. Saat ini, produk darah buatan hanya dirancang untuk menggantikan fungsi sel-sel darah merah. Bahkan mungkin lebih baik untuk memanggil produk sedang dikembangkan sekarang, pembawa oksigen bukan darah buatan.
Sejarah

Telah ada kebutuhan untuk penggantian darah selama pasien telah mati kehabisan darah karena cedera serius. Menurut cerita rakyat medis, suku Inca kuno bertanggung jawab atas transfusi darah pertama dicatat. Tidak ada kemajuan nyata dibuat dalam pengembangan pengganti darah sampai 1616, ketika William Harvey menjelaskan bagaimana darah beredar ke seluruh tubuh. Pada tahun-tahun untuk mengikuti, praktisi medis mencoba berbagai zat seperti bir, urin, susu, resin tanaman, dan darah domba sebagai pengganti darah. Mereka berharap bahwa mengubah darah seseorang dapat memiliki efek menguntungkan yang berbeda seperti menyembuhkan penyakit atau bahkan mengubah kepribadian. Keberhasilan pertama transfusi darah manusia dilakukan pada tahun 1667. Sayangnya, praktek dihentikan karena pasien yang menerima transfusi berikutnya meninggal.

Dari bahan yang berbeda yang mencoba sebagai pengganti darah selama bertahun-tahun, hanya sedikit bertemu dengan keberhasilan yang minimal. Susu adalah salah satu yang pertama dari bahan tersebut. Pada tahun 1854, pasien disuntik dengan susu untuk mengobati kolera Asiatik. Dokter percaya bahwa susu membantu regenerasi sel darah putih. Bahkan, cukup banyak pasien yang diberi susu sebagai pengganti darah tampaknya meningkatkan yang disimpulkan menjadi prosedur darah pengganti yang aman dan sah. Namun, banyak praktisi tetap skeptis sehingga suntikan susu tidak pernah menemukan daya tarik luas. Itu segera dibuang dan dilupakan sebagai pengganti darah.

Lain pengganti potensial adalah larutan garam atau larutan garam. Dalam percobaan dilakukan pada katak, para ilmuwan menemukan bahwa mereka bisa menjaga katak hidup untuk beberapa waktu jika mereka menghapus semua darah mereka dan menggantinya dengan larutan garam. Hasil ini sedikit menyesatkan, namun, karena ia kemudian menentukan bahwa katak bisa bertahan untuk waktu yang singkat tanpa sirkulasi darah sama sekali. Setelah banyak penelitian, garam dikembangkan sebagai volume ekspander plasma.

Bahan lain yang diadili selama 1800 termasuk hemoglobin dan plasma hewan. Pada tahun 1868, peneliti menemukan bahwa solusi yang mengandung hemoglobin yang diisolasi dari sel darah merah dapat digunakan sebagai pengganti darah. Pada tahun 1871, mereka juga meneliti penggunaan plasma hewan dan darah sebagai pengganti darah manusia. Kedua pendekatan ini terhambat oleh masalah teknologi yang signifikan. Pertama, ilmuwan menemukan kesulitan untuk mengisolasi volume besar hemoglobin. Kedua, produk hewani mengandung banyak bahan yang beracun bagi manusia. Menghapus racun ini adalah sebuah tantangan pada abad kesembilan belas.

Sebuah terobosan yang signifikan dalam pengembangan darah buatan datang pada tahun 1883 dengan penciptaan solusi-a Ringer solusi terdiri dari garam natrium, kalium, dan kalsium. Dalam penelitian menggunakan bagian dari hati katak, para ilmuwan menemukan bahwa jantung dapat terus berdetak dengan menerapkan solusi. Ini akhirnya menyebabkan temuan bahwa penurunan tekanan darah yang disebabkan oleh kehilangan volume darah bisa dikembalikan dengan menggunakan larutan Ringer. Produk ini berevolusi menjadi produk manusia ketika laktat ditambahkan. Meskipun masih digunakan hari ini sebagai ekspander darah-volume, larutan Ringer tidak menggantikan tindakan sel darah merah sehingga tidak pengganti darah benar.

Karl Landsteiner
Karl Landsteiner

Karl Landsteiner, yang telah dipanggil bapak imunologi, adalah anak tunggal dari Leopold Landsteiner, seorang wartawan Austria terkemuka dan editor, dan Fanny Hess Landsteiner. Landsteiner menjalani pendidikan di Universitas Wina, di mana ia menerima gelar medisnya pada tahun 1891. Sementara di sekolah kedokteran, Landsteiner mulai bekerja eksperimental di chemistsy, karena ia sangat terinspirasi oleh Ernst Ludwig, salah satu profesornya. Setelah menerima gelar kedokterannya, Landsteiner selama lima tahun melakukan penelitian lanjutan dalam bidang kimia orgnic untuk Emil Fischer, meskipun obat tetap bunga utamanya. Selama 1886-1897, ia dikombinasikan kepentingan-kepentingan di Institut Kesehatan di Universitas Wina di mana ia teliti imunologi dan serologi. Imunologi dan serologi kemudian menjadi fokus seumur hidup Landsteiner itu. Landsteiner terutama tertarik pada kurangnya keamanan dan efektif dari segi transfusi darah. Sebelum karyanya, transfusi darah yang berbahaya dan kurang dimanfaatkan karena donor sering bergumpal pada pasien darah. Landsteiner tergugah oleh kenyataan bahwa ketika darah dari mata pelajaran yang berbeda dicampur, darah tidak selalu menggumpal. Dia percaya ada kesamaan biokimia intrinsik dan perbedaan dalam darah.

Menggunakan sampel darah dari rekan-rekannya, ia dipisahkan! Sel-sel darah frnm serum, dan suspeneed sel-sel darah merah dalam larutan garam. Dia kemudian dicampur serum masing-masing individu dengan grom setiap sampel suspensi sel. Pembekuan terjadi di beberapa peduli; pada orang lain tidak ada pembekuan. Landsteiner ditentukan bahwa manusia tidak dapat dipisahkan antara golongan darah sesuai dengan kapasitas sel darah merah mereka untuk membeku di hadapan serum yang berbeda. Dia bernama darahnya kelompok klasifikasi A, B, dan O. Sebuah kelompok keempat AB, ditemukan pada tahun berikutnya. Hasil dari pekerjaan ini adalah bahwa pasien dan donor darah bisa diketik sebelumnya, membuat darah transfusi praktek medis aman dan rutin. Penemuan ini akhirnya diterima Landsteiner tahun 1930 Penghargaan Nobel dalam Fisiologi atau Kedokteran.

Darah transfusi penelitian tidak bergerak ke depan sampai ilmuwan mengembangkan pemahaman yang lebih baik tentang peran darah dan isu seputar fungsinya dalam tubuh. Selama Perang Dunia I, sebuah solusi permen-garam yang mengandung asam glukonat galactoso-digunakan untuk memperluas plasma. Jika konsentrasi, pH, dan suhu disesuaikan, bahan ini dapat dirancang sesuai dengan viskositas darah secara keseluruhan, memungkinkan dokter untuk menggunakan plasma kurang. Pada tahun 1920, studi menyarankan bahwa ini solusi gusi memiliki beberapa efek kesehatan negatif. Pada 1930, penggunaan bahan ini telah secara signifikan berkurang. Perang Dunia II menyulut kembali minat dalam penelitian pengganti darah dan darah. Plasma disumbangkan dari manusia secara umum digunakan untuk menggantikan darah dan menyelamatkan prajurit dari syok hemoragik. Akhirnya, hal ini menyebabkan pembentukan bank darah oleh Palang Merah Amerika pada tahun 1947.

Pada tahun 1966, eksperimen dengan tikus menyarankan tipe baru pengganti darah, perfluorochemicals (PFC). Ini adalah polimer rantai panjang yang mirip dengan Teflon. Ditemukan bahwa tikus bisa bertahan hidup bahkan setelah dicelupkan dalam PFC. Hal ini memberikan ilmuwan ide untuk menggunakan PFC sebagai darah tipis. Pada tahun 1968, ide itu telah diuji coba pada tikus. Darah tikus benar-benar dihapus dan diganti dengan emulsi PFC. Hewan-hewan hidup selama beberapa jam dan sembuh total setelah darah mereka digantikan.

Namun, sistem bank darah yang didirikan bekerja dengan baik pada penelitian pengganti darah berkurang. Ia menerima minat baru ketika kekurangan dari sistem bank darah ditemukan selama konflik Vietnam. Hal ini mendorong beberapa peneliti untuk mulai mencari solusi hemoglobin dan penyelenggara oksigen sintetis. Penelitian di daerah ini lebih lanjut memicu pada tahun 1986 ketika ditemukan bahwa HIV dan hepatitis dapat ditularkan melalui transfusi darah.
Disain

Produk darah yang ideal buatan memiliki karakteristik sebagai berikut. Pertama, harus aman untuk digunakan dan kompatibel dalam tubuh manusia. Ini berarti bahwa jenis darah yang berbeda seharusnya tidak masalah ketika darah buatan yang digunakan. Ini juga berarti bahwa darah buatan dapat diproses untuk menghapus semua agen penyebab penyakit seperti virus dan mikroorganisme. Kedua, harus mampu mengangkut oksigen ke seluruh tubuh dan melepaskannya di mana diperlukan. Ketiga, harus rak stabil. Tidak seperti darah yang disumbangkan, darah buatan dapat disimpan selama lebih dari satu tahun atau lebih. Hal ini berbeda dengan darah alami yang hanya dapat disimpan selama satu bulan sebelum itu rusak. Ada dua produk berbeda secara signifikan yang sedang dikembangkan sebagai pengganti darah. Mereka berbeda terutama dalam cara mereka membawa oksigen. Pertama berdasarkan PFC, sementara yang lain adalah produk berbasis hemoglobin.
Perfluorokarbon (PFC)

Seperti yang disarankan, PFC adalah bahan lembam biologis yang dapat melarutkan oksigen sekitar 50 kali lebih dari plasma darah. Mereka relatif murah untuk diproduksi dan dapat dibuat tanpa bahan-bahan biologis. Ini menghilangkan kemungkinan nyata penyebaran penyakit menular melalui transfusi darah. Dari sudut pandang teknologi, mereka memiliki dua rintangan yang signifikan untuk mengatasi sebelum mereka dapat dimanfaatkan sebagai darah buatan. Pertama, mereka tidak larut dalam air, yang berarti untuk membuat mereka bekerja mereka harus dikombinasikan dengan pengemulsi-lemak senyawa yang disebut lipid yang mampu menangguhkan partikel kecil dari perfluorochemicals dalam darah. Kedua, mereka memiliki kemampuan untuk membawa oksigen jauh lebih sedikit dari hemoglobin berbasis produk. Ini berarti bahwa PFC signifikan lebih harus digunakan. Salah satu produk jenis ini telah disetujui untuk digunakan oleh Federal Drug Administration (FDA), tetapi belum sukses secara komersial karena jumlah yang dibutuhkan untuk memberikan manfaat yang terlalu tinggi. Peningkatan PFC emulsi sedang dikembangkan tetapi belum mencapai pasar.
Hemoglobin produk berbasis

Hemoglobin mengangkut oksigen dari paru ke jaringan lain dalam tubuh. Darah buatan berdasarkan hemoglobin mengambil keuntungan dari fungsi alam. Tidak seperti produk PFC mana melarutkan adalah mekanisme kunci, oksigen obligasi kovalen hemoglobin. Produk-produk hemoglobin yang berbeda dari seluruh darah di bahwa mereka tidak terdapat dalam membran sehingga masalah mengetik darah dihilangkan. Namun, hemoglobin baku tidak dapat digunakan karena akan terurai menjadi lebih kecil, senyawa beracun dalam tubuh. Ada juga masalah dengan stabilitas hemoglobin dalam solusi. Tantangan dalam menciptakan hemoglobin darah berbasis buatan adalah untuk memodifikasi molekul hemoglobin sehingga masalah ini diselesaikan. Berbagai strategi yang digunakan untuk menstabilkan hemoglobin. Ini melibatkan baik secara kimia
Darah buatan dapat diproduksi dengan cara yang berbeda menggunakan produksi sintetis, isolasi kimia, atau rekombinan teknologi biokimia. Produk hemoglobin berbasis sintetik yang dihasilkan dari hemoglobin dipanen dari strain E. coli bakteri. Hemoglobin ini tumbuh dalam tangki benih dan kemudian difermentasi.
Darah buatan dapat diproduksi dengan cara yang berbeda menggunakan produksi sintetis, isolasi kimia, atau rekombinan teknologi biokimia. Produk hemoglobin berbasis sintetik yang dihasilkan dari hemoglobin dipanen dari strain E. coli bakteri. Hemoglobin ini tumbuh dalam tangki benih dan kemudian difermentasi.
silang molekul atau menggunakan teknologi DNA rekombinan untuk memproduksi protein dimodifikasi. Ini hemoglobin dimodifikasi stabil dan larut dalam solusi. Secara teoritis, modifikasi ini harus menghasilkan produk yang memiliki kemampuan lebih besar untuk membawa oksigen dari sel kita sendiri darah merah. Hal ini diantisipasi bahwa yang pertama dari produk ini akan tersedia dalam waktu satu sampai dua tahun.
Bahan Baku

Tergantung pada jenis darah buatan yang dibuat, berbagai bahan baku yang digunakan. Hemoglobin produk berbasis dapat menggunakan salah hemoglobin terisolasi atau hemoglobin sintetis diproduksi.

Untuk memproduksi hemoglobin sintetis, produsen menggunakan senyawa yang dikenal sebagai asam amino. Ini adalah bahan kimia bahwa tanaman dan hewan gunakan untuk membuat protein yang penting bagi kehidupan. Ada 20 asam amino alami yang dapat digunakan untuk memproduksi hemoglobin. Semua molekul asam amino memiliki karakteristik kimia tertentu. Mereka terdiri dari sebuah gugus amino, sebuah gugus karboksil, dan rantai samping. Sifat dari rantai samping yang membedakan berbagai asam amino. Sintesis hemoglobin juga memerlukan tipe bakteri dan semua bahan yang dibutuhkan untuk menetaskan itu. Ini termasuk air hangat, molase, glukosa, asam asetat, alkohol, urea, dan amonia cair.

Untuk jenis lain dari hemoglobin produk berbasis darah buatan, hemoglobin diisolasi dari darah manusia. Hal ini biasanya diperoleh dari darah yang disumbangkan yang telah berakhir sebelum digunakan. Sumber lain berasal dari hemoglobin darah binatang bekas pakai. Hemoglobin ini sedikit berbeda dari hemoglobin manusia dan harus diubah sebelum digunakan.
Manufaktur
Proses

Produksi darah buatan dapat dilakukan dengan berbagai cara. Untuk hemoglobin produk berbasis, ini melibatkan isolasi atau synthesization hemoglobin, modifikasi molekul maka pemulihan di formula darah buatan. Produk PFC melibatkan reaksi polimerisasi. Sebuah metode untuk produksi produk berbasis hemoglobin sintetis diuraikan di bawah ini.
Hemoglobin sintesis

* 1 Untuk mendapatkan hemoglobin, sebuah strain bakteri E. coli yang memiliki kemampuan untuk memproduksi hemoglobin manusia digunakan. Selama sekitar tiga hari, protein dipanen dan bakteri dihancurkan. Untuk memulai proses fermentasi, sampel dari kultur bakteri murni ditransfer ke tabung reaksi yang berisi semua nutrisi yang diperlukan untuk pertumbuhan. Ini inokulasi awal menyebabkan bakteri berkembang biak. Ketika populasi cukup besar, maka akan ditransfer ke tangki benih.
* 2 Sebuah tangki benih adalah ketel stainless steel besar yang menyediakan lingkungan yang ideal untuk bakteri tumbuh. Itu diisi dengan air hangat, makanan, dan sumber amonia yang semuanya diperlukan untuk produksi hemoglobin. Faktor pertumbuhan lain seperti vitamin, asam amino, dan nutrisi minor juga ditambahkan. Solusi bakteri di dalam tangki benih terus mandi dengan udara terkompresi dan dicampur untuk tetap bergerak. Bila cukup waktu telah berlalu, isi tangki benih dipompa ke tangki fermentasi.
* 3 Tangki fermentasi adalah versi yang lebih besar tangki biji. Hal ini juga diisi dengan media pertumbuhan yang diperlukan untuk bakteri untuk tumbuh dan memproduksi hemoglobin. Karena kontrol pH sangat penting untuk pertumbuhan yang optimal, air amonia ditambahkan ke tangki yang diperlukan. Ketika hemoglobin cukup telah diproduksi, tangki dikosongkan sehingga isolasi dapat dimulai.
* 4 Isolasi dimulai dengan pemisah sentrifugal yang mengisolasi banyak hemoglobin. Hal ini dapat lebih lanjut dipisahkan dan dimurnikan menggunakan distilasi fraksional. Standar ini
Setelah fermentasi, hemoglobin dimurnikan dan kemudian dicampur dengan air dan elektrolit lainnya untuk membuat darah buatan yang bisa digunakan.

Once fermented, the hemoglobin is purified and then mixed with water and other electrolytes to create useable artificial blood.
Setelah fermentasi, hemoglobin dimurnikan dan kemudian dicampur dengan air dan elektrolit lainnya untuk membuat darah buatan yang bisa digunakan.
kolom metode pemisahan didasarkan pada prinsip merebus cairan untuk memisahkan satu atau lebih komponen dan menggunakan struktur vertikal disebut kolom fraksionasi. Dari kolom ini, hemoglobin tersebut dipindahkan ke tangki pengolahan akhir.

Pemrosesan akhir

* 5 Di sini, dicampur dengan air dan elektrolit lainnya untuk menghasilkan darah buatan. Darah buatan kemudian dapat dipasteurisasi dan dimasukkan ke dalam kemasan yang sesuai. Kualitas senyawa diperiksa secara teratur selama seluruh proses. Terutama penting adalah pemeriksaan yang sering dilakukan pada kultur bakteri. Juga, sifat fisik dan kimia berbagai produk jadi diperiksa seperti pH, titik leleh, kadar air, dll Metode produksi telah terbukti mampu menghasilkan batch seluas 2.640 gal (10.000 L).

Masa Depan

Saat ini, ada beberapa perusahaan yang bekerja pada produksi pengganti darah yang aman dan efektif buatan. Para pengganti darah semua menderita berbagai keterbatasan tertentu. Sebagai contoh, sebagian besar produk berbasis hemoglobin terakhir tidak lebih dari 20-30 jam dalam tubuh. Hal ini sebanding dengan transfusi darah secara keseluruhan yang berlangsung 34 hari. Juga, ini pengganti darah tidak meniru kemampuan darah untuk melawan penyakit dan menggumpal. Akibatnya, teknologi darah buatan saat ini akan terbatas pada jangka pendek aplikasi darah pengganti. Di masa depan, diperkirakan bahwa bahan-bahan baru untuk membawa oksigen dalam tubuh akan ditemukan. Selain itu, produk lebih tahan lama harus dikembangkan, serta produk yang melakukan fungsi lainnya dari darah.
Dimana untuk Mempelajari Lebih Banyak
Buku-buku

Winslow, R. Hemoglobin Berbasis Pengganti your Merah. Johns Hopkins University Press, 1992.
Periodicals

Fricker, Janet. “Buatan darah – berita buruk bagi vampir?” The Lancet (11 Mei 1996).

Maclean Hunter, “The Quest untuk Darah: pengganti darah bisa mengurangi kekurangan kronis.” Maclean (24 Agustus 1998).

Robb, WJ “Mencari pengganti darah yang ideal.” RN (Agustus 1998).

Ross, Philip. “Darah Brewing: dapat Somatogen membawa darah buatan ke pasar?” Forbes (November 17, 1997).

Winslow, R. “Pengganti Darah – target yang bergerak.” Nature Medicine (1995).

 

 

 

 

 

Tags

 
 
         
Iklan

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout /  Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout /  Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout /  Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout /  Ubah )

w

Connecting to %s