حاول العلماء تطوير خلايا الدم الحمراء الاصطناعية التي تحاكي الخصائص الإيجابية للخلايا الطبيعية ، مثل المرونة ، ونقل الأكسجين ، وأوقات الدورة الدموية الطويلة. ولكن حتى الآن ، تحتوي معظم خلايا الدم الحمراء الاصطناعية على واحدة أو بضع ، ولكن ليس كلها ، السمات الرئيسية للإصدارات الطبيعية. الآن ، قام الباحثون الذين أبلغوا في ACS Nano بصنع خلايا الدم الحمراء الاصطناعية التي تحتوي على جميع القدرات الطبيعية للخلايا ، بالإضافة إلى بعض الخلايا الجديدة.
تقوم خلايا الدم الحمراء (RBCs) بامتصاص الأكسجين من الرئتين وتسليمه إلى أنسجة الجسم. تحتوي هذه الخلايا على شكل قرص على ملايين الجزيئات من الهيموغلوبين - وهو بروتين يحتوي على الحديد يربط الأكسجين. كرات الدم الحمراء مرنة للغاية ، مما يسمح لها بالضغط من خلال الشعيرات الدموية الصغيرة ثم ترتد إلى شكلها السابق. تحتوي الخلايا أيضًا على بروتينات على سطحها تسمح لها بالدوران عبر الأوعية الدموية لفترة طويلة دون أن تلتهمها الخلايا المناعية. أراد Wei Zhu و C. Jeffrey Brinker وزملاؤه إنشاء كرات دم حمراء اصطناعية لها خصائص مشابهة للخصائص الطبيعية ، ولكن يمكن أن تؤدي أيضًا وظائف جديدة مثل توصيل الأدوية العلاجية والاستهداف المغناطيسي واكتشاف السموم.
قام الباحثون بعمل الخلايا الاصطناعية من خلال الطلاء الأول للتبرع بكريات الدم الحمراء البشرية بطبقة رقيقة من السيليكا. قاموا بطبقة بوليمرات ذات شحنة موجبة وسالبة فوق السيليكا-كرات الدم الحمراء ، ثم حفروا السيليكا ، منتجين نسخًا مرنة. وأخيرًا ، قام الفريق بتغليف سطح النسخ المتماثلة بأغشية RBC طبيعية. كانت الخلايا الاصطناعية متشابهة في الحجم والشكل والشحنة والبروتينات السطحية مع الخلايا الطبيعية ، ويمكنها الضغط من خلال الشعيرات الدموية النموذجية دون فقدان شكلها. في الفئران ، استمرت كرات الدم الحمراء الاصطناعية لأكثر من 48 ساعة ، مع عدم وجود سمية ملحوظة. قام الباحثون بتحميل الخلايا الاصطناعية إما بالهيموجلوبين ، أو دواء مضاد للسرطان ، أو مستشعر توكسين ، أو جزيئات نانوية مغناطيسية لإثبات أنها يمكن أن تحمل شحنات. وأظهر الفريق أيضًا أن كرات الدم الحمراء الجديدة يمكن أن تكون خداعًا للسم البكتيرية.
يعترف المؤلفون بالتمويل من مكتب القوات الجوية للبحث العلمي ، وبرنامج البحث والتطوير المختبري الموجه في مختبرات سانديا الوطنية ، ووزارة الطاقة بمكتب العلوم ، والمعاهد الوطنية للصحة ، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين .