Trong bối cảnh thiếu hụt nguồn máu hiến tặng ngày càng trầm trọng, máu nhân tạo đã và đang trở thành giải pháp mang tính cách mạng trong công nghệ y học. Nhưng liệu quá trình tạo ra nó có đơn giản như ta tưởng?
Máu nhân tạo là gì?
Máu nhân tạo hay còn gọi là sản phẩm thay thế máu. Đây là một loại chất lỏng tổng hợp được phát triển nhằm thay thế máu người trong các tình huống khẩn cấp, đặc biệt trong các trường hợp mất máu nghiêm trọng. Máu nhân tạo không phải là máu tự nhiên lấy từ người hay động vật mà là sản phẩm được tạo ra trong phòng thí nghiệm với khả năng thực hiện các chức năng quan trọng của máu như vận chuyển oxy đến các mô và cơ quan trong cơ thể đồng thời duy trì huyết động ổn định.
Máu nhân tạo thường được thiết kế để sử dụng trong các tình huống khẩn cấp như phẫu thuật lớn, tai nạn giao thông nghiêm trọng hoặc khi bệnh nhân mắc các bệnh lý gây thiếu máu trầm trọng. Với khả năng mô phỏng các đặc tính sinh học của máu thật, máu nhân tạo đang trở thành một hướng đi đầy triển vọng trong y học hiện đại.
Máu nhân tạo được sản xuất thế nào?
Chế tạo máu từ các tế bào thần kinh
Biến những tế bào thần kinh thành những tế bào máu (hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu...) là việc tưởng như “trò ảo thuật” mà các nhà sinh học Italia và Canada đang thí nghiệm, kết quả bước đầu có thể khiến nhiều người sửng sốt.
Thao tác để có máu nhân tạo của họ thật đơn giản: Đầu tiên họ lấy những tế bào gốc thần kinh của chuột, tiêm chúng vào trong tĩnh mạch những con chuột khác mà tủy xương (nhà máy sản xuất máu) đã hoàn toàn bị phá hủy do bức xạ. 5 tháng sau, những con chuột này vẫn đi lại bình thường như không có chuyện gì xảy ra. Những phân tích lúc này cho thấy, các tế bào gốc thần kinh đã tiêm vào hiện đang nằm ổn định trong tủy sống của chuột và đang chuyển hóa dần thành hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu...
Tại sao lại có hiện tượng đó? Trước mắt chưa ai có câu trả lời. Nhưng nó đã mang lại cho các nhà sinh học hy vọng có thể lắp đặt các “nhà máy” chế tạo máu với nguyên liệu là tế bào gốc thần kinh tại ngay trong cơ thể người bệnh. Trước đây, các nhà nghiên cứu vẫn tin rằng ở loài động vật có vú, các tế bào khó có thể chuyển hóa được. Tuy nhiên, từ khi con cừu Dolly ra đời, họ nhận thấy rằng số phận của các tế bào không phải bất biến như vẫn tưởng. Một sự dễ uốn nắn mở ra rất nhiều phương hướng như cấy trong phòng thí nghiệm những mô và cơ quan thay thế: tim, gan, phổi... Và máu cũng là thứ hoàn toàn có thể được tạo ra từ một tế bào gốc nào đó.
>>> Tham khảo thêm: Công nghệ in 3D được dùng trong y học như thế nào?
Tái sinh máu người đã quá date
Như đã biết, máu tự nhiên, dù được bảo quản bằng thiết bị làm lạnh, cũng hết hạn sử dụng sau 42 ngày. Hãng Hemosol Canada hiện đang nắm giữ công nghệ tái sinh máu người đã quá hạn sử dụng vì thời gian lưu giữ quá lâu. Từ những túi máu hết date, người ta thu lấy độc nhất hemoglobin – chứa protein chuyên vận chuyển oxy và oxit cacbon trong hồng cầu - đem làm sạch. Vì các phần tử hemoglobin có cấu tạo quá nhỏ bé để có thể chích vào hệ tim mạch của con người (bởi sẽ dẫn đến tắc nghẽn các kênh dẫn của thận và đưa đến hội chứng tử vong do bại thận), các nhà khoa học đã tìm cách liên kết hemoglobin thành những cấu trúc lớn hơn gọi là polymer. Chúng lớn tới mức không làm hại thận đồng thời không thể bị hệ miễn dịch tấn công. Hemoglobin nhận được sau công nghệ này sẽ được truyền cho bệnh nhân.
Cũng theo cách này, Hãng Northfield Laboratories đã mua lại toàn bộ số máu quá date của Tổ chức Chữ thập Đỏ và chế biến chúng thành thuốc polyheme – máu nhân tạo, có thể lưu trữ trong vòng 12 tháng.
Biến máu bò thành máu người
Không thể sản xuất máu nhân tạo trên quy mô đại trà nếu như vẫn còn lệ thuộc vào nguồn cung cấp hồng cầu của con người. Vì lý do như vậy, Hãng Biopure đã hoàn thiện công nghệ lọc hemoglobin polymer hóa từ... máu bò. - “Đàn bò của chúng tôi ở Michigan được nuôi dưỡng dưới sự kiểm soát nghiêm ngặt. Quá trình làm sạch bảo đảm hoàn toàn loại bỏ khỏi máu mọi vi trùng, virut và tạp chất có khả năng gây bệnh” - TS. Brad Miles, đại diện của Biopure khẳng định. Đến nay, máu nhân tạo của hãng này (hemopure) đã được tiếp cho trên 1.000 bệnh nhân. Không ai trong số đó bị nhiễm bệnh hoặc biến chứng nguy hiểm. Hemopure cũng đã được chính thức đưa vào sử dụng tại Cộng hòa Nam Phi, quốc gia thiếu máu trầm trọng bởi tỷ lệ người nhiễm HIV quá cao. Hãng Biopure vừa mới xây dựng nhà máy có công suất hàng trăm ngàn lít máu mỗi năm. Giá hemopure xấp xỉ máu tự nhiên (khoảng 150 USD/450ml).
Thay đổi nhóm máu
Mỗi chúng ta đều có máu thuộc một trong 4 nhóm O, A, B, AB. Điều này đặc biệt quan trọng khi cần truyền máu trong các trường hợp cấp cứu, phẫu thuật. Nhưng có một điều quan trọng hơn mà ít người để ý tới, đó là: máu nhóm O có thể truyền cho bất kỳ người mang nhóm máu nào. Và các chuyên gia tại Viện Nghiên cứu Kimbolovski thuộc Trung tâm Truyền máu New York, Mỹ đã tìm ra cách biến tất cả các nhóm máu còn lại thành nhóm máu O.
Qua phân tích hóa học và xác định cấu trúc của máu trên kính hiển vi điện tử, các nhà khoa học Mỹ phát hiện thấy các nhóm máu A, B, AB chỉ khác nhóm máu O bởi một nhánh cấu trúc của dãy polixakharit trên bề mặt hồng cầu. Chẳng hạn, ở nhóm máu B, so với nhóm máu O có thừa một mẩu cấu trúc của phân tử đường. Chỉ cần cắt mẩu đường đó đi, máu nhóm B sẽ biến thành máu nhóm O. Tương tự với các nhóm máu kia cũng vậy. Điều quan trọng là phải tìm ra lưỡi dao thần diệu để làm việc đó.
Sau nhiều năm nghiên cứu, các nhà nghiên cứu đã tinh chế được từ... hạt cà phê một loại men có tác dụng như một lưỡi kéo có thể cắt đứt được mẩu thừa phân tử đường trong nhóm máu B. Trong những thử nghiệm đầu tiên, họ đã phải tinh chế từ 30kg hạt cà phê mới nhận được đủ số lượng men để thử nghiệm. Hiện nay thì họ đã tổng hợp được loại men đó bằng phương pháp công nghệ sinh học mà không cần sử dụng đến những hạt cà phê nữa.
Các thí nghiệm đầu tiên đều chứng tỏ nhóm máu B của người sau khi được xử lý mẫu thừa đã biến thành nhóm máu O và máu này có thể truyền cho bất kỳ người thuộc nhóm máu nào. Một trong các hãng hàng đầu chuyên chế tạo thiết bị y tế ở Mỹ cho biết, sẽ bán rộng rãi ra thị trường máy chế biến máu nhân tạo áp dụng công nghệ này. Men xử lý sẽ được gắn vào bộ lọc của máy, nơi máu nhóm sẽ B đi qua.
>>> Tham khảo thêm: Công nghệ AI hỗ trợ chẩn đoán bệnh trong y học như thế nào?
Hiểu rõ cách máu nhân tạo được tạo ra giúp chúng ta nhận thức rõ hơn về tiềm năng của y học tổng hợp. Đây không chỉ là tiến bộ khoa học mà còn là bước tiến nhân đạo trong ngành y học hiện đại.
