ヘモグロビンベースの酸素キャリアとしてのナノおよびマイクロアーキテクチャの最近の顕著な例

通常、隔離された赤血球（RBC）の投与で構成される輸血は、外傷性怪我、外科的状態、および貧血において重要です。ドナーからのRBCS輸血は安全な手順ですが、ドナーRBCは冷蔵条件下で最大42日しか保存できないため、急性災害で使用するためのRBCの備蓄は存在しません。時間の経過とともに増加すると予想されるドナーの血液が世界的に不足しているため、タイピングとクロスマッチングなしで長い貯蔵寿命と互換性を備えた酸素キャリアの作成は、生物医学の最も重要な課題の1つとして持続します。しかし、これまでのところ、これまでのところ、FDAが承認したRBCS代替物（RBCSS）を人間の使用に関する生産にま点にしています。そのため、容認できない毒性のため、第一世代の酸素キャリアは市場から撤退しました。ヘモグロビン（HB）RBCSの主要な成分であるため、HBを酸素キャリア成分、いわゆるHBベースの酸素キャリア（HBOC）として利用している半合成RBCを組み立てることに多くの努力が捧げられています。ただし、ネイティブRBCには、Hbの非機能的メトヘモグロビン（METHB）への変換を防ぐための多酵素システムも含まれています。したがって、次世代HBOCの製造の課題は、HBの優れた酸素運搬能力を活用するシステムの作成に依存していますが、HBのMethBに変換を防止または復活させるネイティブRBCの酸化還元環境を維持します。このレビューでは、2つの主要なアプローチで重点を置いた新世代のHBOCのアセンブリにおける最新の進歩を特徴としています。HBの化学的修飾は、架橋戦略または他のポリマーへの共役、およびHBカプセル化戦略によるものです。通常、脂質または高分子カプセルの形で。前述のHBOCの血液代替品として、または組織工学における酸素配達のための応用が強調され、その後、この分野での成功、課題、将来の傾向について議論します。

Blood transfusions, which usually consist in the administration of isolated red blood cells (RBCs), are crucial in traumatic injuries, pre-surgical conditions and anemias. Although RBCs transfusion from donors is a safe procedure, donor RBCs can only be stored for a maximum of 42 days under refrigerated conditions and, therefore, stockpiles of RBCs for use in acute disasters do not exist. With a worldwide shortage of donor blood that is expected to increase over time, the creation of oxygen-carriers with long storage life and compatibility without typing and cross-matching, persists as one of the foremost important challenges in biomedicine. However, research has so far failed to produce FDA approved RBCs substitutes (RBCSs) for human usage. As such, due to unacceptable toxicities, the first generation of oxygen-carriers has been withdrawn from the market. Being hemoglobin (Hb) the main component of RBCs, a lot of effort is being devoted in assembling semi-synthetic RBCS utilizing Hb as the oxygen-carrier component, the so-called Hb-based oxygen carriers (HBOCs). However, a native RBC also contains a multi-enzyme system to prevent the conversion of Hb into non-functional methemoglobin (metHb). Thus, the challenge for the fabrication of next-generation HBOCs relies in creating a system that takes advantage of the excellent oxygen-carrying capabilities of Hb, while preserving the redox environment of native RBCs that prevents or reverts the conversion of Hb into metHb. In this review, we feature the most recent advances in the assembly of the new generation of HBOCs with emphasis in two main approaches: the chemical modification of Hb either by cross-linking strategies or by conjugation to other polymers, and the Hb encapsulation strategies, usually in the form of lipidic or polymeric capsules. The applications of the aforementioned HBOCs as blood substitutes or for oxygen-delivery in tissue engineering are highlighted, followed by a discussion of successes, challenges and future trends in this field.