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便携式“生物脾”或将对抗败血症

2020-01-20 点击:1396

当谈到战场上的危险时,首先想到的是子弹、炸弹和各种武器造成的伤害。直到1898年,西班牙和美国之间爆发了一场战争。死于传染病的士兵人数是战斗伤亡人数的七倍。随着青霉素等抗生素的出现,这一比例发生了变化。然而,这仍然是一个非常严重的问题,不仅对军事人员,而且对平民。美国国防部高级研究计划署(DARPA)正在开发一种人造脾脏,或称“生物脾脏”,用于对抗没有抗生素的致命感染。

感染如此危险,主要是因为它可能导致败血症。根据美国国防部高级研究计划局的统计,全世界每年约有1800万人感染败血症,死亡率为30%-50%。

通常,人们使用抗生素来对抗败血症,但是仍然存在一些问题。如果残留的毒素不清除,盲目杀死细菌将无助于治疗感染。

治疗感染的另一种方法是透析,类似于人工肾,当患者肾功能下降时,透析可以帮助患者清除血液中的废物。

对人体来说,脾脏在对抗感染的过程中起着至关重要的作用,可以清除血液中的微生物和毒素。在治疗败血症时,机器确实可以发挥一定的作用,但这种设备通常体积庞大,价格昂贵。

为了消除上述障碍,国防高级研究计划局启动了最新的DLT项目,该项目使用“闭环”疗法来处理感染。其中,生物脾脏就是DLT技术的一个例子。不仅需要建造一台具有脾脏功能的透析机,而且要轻便、坚固。

DARPA开发的原型设备在尺寸上与鞋盒相似。其内部由循环设备和多个小管组成,就像脾脏中交织的血管一样,具有过滤血液的功能。血液流过其中一根管子,盐溶液包含在另一根管子中,这两根管子通过微小的裂缝相互连接。关键是当血液被泵入生物脾脏时,它将与直径为128纳米的磁珠混合。它们都涂有一种叫做调理素或甘露糖结合凝集素(MBL)的人类免疫蛋白。

MBL是人造脾脏的一项重要技术突破。它的分子结构允许它的“头”附着在微生物或毒素上,而它的“尾”附着在磁珠上。一旦微生物附着在磁珠上,磁铁就会将磁珠推入盐水通道,然后将磁珠冲走。同时,干净的血液将返回给病人。据美国国防部高级研究计划局(DARPA)称,这种方法可以有效去除人体血液中的革兰氏阳性菌、真菌和内毒素。

研究人员对感染金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的小鼠进行了实验。结果表明,生物脾脏能在5小时内消灭90%的传染性病原体。

DARPA研究人员表示,生物脾脏和其他DLT技术的发展是持续的,如果后续测试能够证明生物脾脏的安全性和有效性,该应用有望进入临床试验。

根据美国国防部高级研究计划局(DARPA)项目负责人、美国陆军上校马特赫本(Matt Hepburn)的说法,人造脾脏展示了一种对抗败血症的新方法,这种方法更快、更彻底,而设备本身更小、更轻。在不久的将来,我们希望这项新技术将帮助医生拯救更多的生命。

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