Yapay kan

Perflorokarbon bazlı

Perflorokimyasallar suda çözünmez ve kanla karışmaz; bu nedenle emülsiyonlar, PFC’nin küçük damlalarının suda dağıtılmasıyla hazırlanmalıdır. Bu sıvı daha sonra antibiyotikler, vitaminler, besin maddeleri ve tuzlarla karıştırılarak, yaklaşık 80 farklı bileşen içeren ve doğal kanın hayati işlevlerinin çoğunu yerine getiren bir karışım elde edilir. PFC parçacıkları, kırmızı kan hücresinin (RBC) çapının yaklaşık ⁠1/40⁠'i kadar büyüklüktedir. Bu küçük boyut, PFC parçacıklarının, kırmızı kan hücrelerinin akmadığı kılcal damarlardan geçmesini sağlayabilir. Teorik olarak bu, geleneksel kırmızı kan hücrelerinin ulaşamadığı, hasar görmüş ve kan eksikliği çeken dokulara fayda sağlayabilir. PFC çözeltileri oksijeni o kadar iyi taşıyabilir ki, insanlar da dahil olmak üzere memeliler, “sıvı solunum” olarak adlandırılan bu yöntemle sıvı PFC çözeltisini soluyarak hayatta kalabilirler.^{[kaynak belirtilmeli]}

Perflorokarbon bazlı kan ikameleri tamamen yapaydır. Bu durum, modifiye hemoglobine dayanan kan ikamelerine kıyasla sınırsız üretim kapasitesi, ısıyla sterilizasyon imkânı ve PFC’lerin verimli oksijen taşınımı ile karbondioksit giderimi gibi avantajlar sağlar. Çözelti halindeki PFC’ler, dokulara oksijen taşınımını geçici olarak artırmak üzere intravasküler bir oksijen taşıyıcısı görevi görür. PFC'ler, kandaki partikülleri temizlemek için vücudun normal arındırma süreci olan nefes verme yoluyla 48 saat içinde kan dolaşımından uzaklaştırılır. Çözelti halindeki PFC partikülleri, hemoglobinden 40 ila 50 kat daha küçük olmalarına rağmen, santimetre küp (cc) başına kandan birkaç kat daha fazla oksijen taşıyabilir.^{[kaynak belirtilmeli]}

Fluosol, esas olarak bir albümin emülsiyonu içinde süspansiyon haline getirilmiş perflorodekalin veya perflorotributilaminden oluşuyordu. Japonya’da geliştirilen bu ilaç, ilk kez Kasım 1979’da Amerika Birleşik Devletleri’nde test edildi. İlacın içine yeterli miktarda oksijen “yüklemek” amacıyla, ilacı alan kişilerin maske aracılığıyla veya hiperbarik odada saf oksijen soluması gerekiyordu. 1989 yılında FDA tarafından ve sekiz başka ülkede de onaylandı.^{[kaynak belirtilmeli]} Kullanımı, iskemik komplikasyonlarda azalma ile pulmoner ödem ve konjestif kalp yetmezliğinde artışla ilişkilendirildi. Fluosol kullanımında emülsiyonun saklanmasındaki zorluklar (dondurularak saklama ve yeniden ısıtma) nedeniyle popülerliği azaldı ve üretimi 1994 yılında sona erdi.

Oxygent, Alliance Pharmaceuticals tarafından geliştirilmekte olan ikinci nesil, lesitinle stabilize edilmiş bir PFC emülsiyonuydu. 2002 yılında, çalışma grubunda inme vakalarında görülen artış nedeniyle bir Faz III çalışması erken sonlandırıldı.

Hemoglobin bazlı

Hemoglobin, kırmızı kan hücrelerinin ana bileşenidir ve hücre kütlesinin yaklaşık %33’ünü oluşturur. Hemoglobin bazlı ürünlere hemoglobin bazlı oksijen taşıyıcıları (HBOC’ler) denir.

Modifiye edilmemiş hücresiz hemoglobin, kan ikamesi olarak kullanışlı değildir; çünkü oksijen afinitesi, dokuların etkili bir şekilde oksijenlenebilmesi için çok yüksektir; intravasküler alanda yarı ömrü klinik açıdan yararlı olamayacak kadar kısadır. Dimerler halinde ayrışmaya eğilimlidir ve bu da böbrek hasarı ile toksisiteye yol açar; ayrıca serbest hemoglobin nitrik oksidi bağlama eğilimindedir ve bu da vazokonstriksiyona neden olur.

Bu toksisitenin üstesinden gelme çabaları arasında genetik olarak tasarlanmış versiyonların yapılması, çapraz bağlama, polimerizasyon ve kapsülleme yer almaktadır.

HemAssist, Baxter Healthcare tarafından geliştirilen bir diaspirin çapraz bağlı hemoglobin (DCLHb) ürünüdür; hemoglobin bazlı kan ikameleri arasında en kapsamlı şekilde incelenen bu ürün, bir düzineden fazla hayvan ve klinik çalışmada kullanılmıştır. Faz III klinik denemelerine kadar ilerlemiş, ancak deneme grubunda çoğunlukla şiddetli vazokonstriksiyon komplikasyonlarına bağlı olarak artan mortalite nedeniyle başarısız olmuştur. Sonuçlar 1999 yılında yayınlanmıştır.

Hemolink (Hemosol Inc., Mississauga, Kanada), çapraz bağlanmış ve o-rafinoz ile polimerize edilmiş insan hemoglobini içeren bir hemoglobin çözeltisiydi. Hemosol, 2003 yılında güvenlik endişeleri nedeniyle Faz II denemelerinin durdurulmasının ardından zor günler geçirdi ve 2005 yılında iflasını açıkladı.

Hemopure, Biopure Corp tarafından geliştirilmiş, insan kullanımına yönelik bir tuz çözeltisi içinde bulunan, kimyasal olarak stabilize edilmiş, çapraz bağlanmış sığır (inek) hemoglobiniydi; şirket, aynı ürünü köpeklerde veterinerlik amaçlı kullanım için Oxyglobin ticari adıyla da geliştirmişti. Oxyglobin, ABD ve Avrupa’da onaylanmış ve Mart 1998’de veteriner kliniklerine ve hastanelerine sunulmuştu. Hemopure ise Güney Afrika ve Rusya’da onaylanmıştı. Biopure, 2009 yılında iflas koruması başvurusunda bulunmuştur.

PolyHeme, Northfield Laboratories tarafından 20 yılı aşkın bir süre boyunca geliştirilmiş ve Vietnam Savaşı’nın ardından askeri proje olarak başlatılmıştır. Bu madde, kırmızı kan hücrelerinden ekstrakte edilen, daha sonra polimerize edilen ve ardından bir elektrolit çözeltisine katılan insan hemoglobindir. Nisan 2009’da FDA, Northfield’ın Biyolojik İzin Başvurusunu reddetmiş ve Haziran 2009’da Northfield iflas başvurusunda bulunmuştur.

Somatogen, Optro adını verdiği genetik olarak tasarlanmış ve çapraz bağlanmış bir tetramer geliştirdi. Faz II denemesinde başarısız oldu ve proje durduruldu.

Ajinomoto’daki bilim insanları tarafından polioksietilen ile konjuge edilmiş bir piridoksile Hb geliştirildi ve bu madde daha sonra Curacyte AG’nin bir iştiraki olan Apex Biosciences tarafından geliştirildi; “PHP” olarak adlandırılan bu madde, 2014 yılında yayınlanan bir Faz III denemesinde kontrol grubunda artan ölüm oranı nedeniyle başarısız oldu. Başarısızlıklar sonrası Curacyte faaliyetlerini sonlandırdı.

Benzer şekilde, Hemospan da Sangart tarafından geliştirilmişti ve toz halinde sunulan pegile hemoglobindi. İlk denemeler umut verici olsa da, Sangart’ın finansmanı tükendi ve şirket faaliyetlerini sonlandırdı.

Kök hücreler

Kök hücreler, transfüzyona uygun kan üretmenin olası bir yolunu sunmaktadır. Giarratana ve arkadaşları tarafından yürütülen bir çalışmada, hematopoietik kök hücreler kullanılarak olgun insan kan hücrelerinin büyük ölçekli ex-vivo üretimi anlatılmaktadır. Kültüre alınan hücreler, doğal kırmızı kan hücreleriyle aynı hemoglobin içeriğine ve morfolojiye sahipti. Yazarlar, bu hücrelerin doğal kırmızı kan hücreleriyle karşılaştırıldığında neredeyse normal bir ömre sahip olduğunu ileri sürmektedir.^{[kaynak belirtilmeli]}

Amerika Birleşik Devletleri Savunma Bakanlığı’nın deney biriminden bilim insanları, 2010 yılında uzak bölgelerde kullanılmak ve yaralı askerlere daha hızlı kan nakli yapılabilmesi amacıyla yapay kan üretmeye başladılar. Kan, “kan pharming” adı verilen bir yöntem kullanılarak insan anne ile yenidoğan arasındaki göbek kordonundan alınan hematopoietik kök hücrelerden üretilmektedir. Pharming, geçmişte hayvanlar ve bitkiler üzerinde tıbbi maddeleri büyük miktarlarda üretmek amacıyla kullanılmıştı. Her bir göbek kordonundan yaklaşık 20 ünite kan elde edilebiliyor. Kan, Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) için Arteriocyte şirketi tarafından üretilmektedir. Gıda ve İlaç İdaresi (FDA), daha önce sunulan O negatif kan örnekleri üzerinden bu kanın güvenliğini incelemiş ve onaylamıştır. Bu özel yapay kanın kullanılması, kan birimi başına maliyeti 5.000 dolardan 1.000 altına düşürecektir. Bu kan ayrıca tüm yaygın kan grupları için kan bağışçısı görevi görecektir.

Sentetik O₂ taşıyıcıları

Yukarıda açıklanan biyolojik temelli ve perflorlu çözücü sistemlerinden farklı olarak, bir dizi sentetik bileşiğin O₂’yi geri dönüşümlü olarak bağlama yeteneği açısından değerlendirilmiştir. Tıbbi uygulamaların ötesinde, bu tür O₂ bağlayıcı maddeler kaynak ve diğer kullanım alanları için oksijen kaynağı olarak kullanılabilir. Miyoglobinin kobalt analogları özellikle ilgi görmüştür; ancak bu konuda pratik sonuçlara ulaşılamamıştır.