ساخت سلول‌های قرمز خون مصنوعی با قابلیت‌های بیشتر از سلول‌های طبیعی
به‌لطف پیشرفت‌های سریع در فناوری، اندام‌های پروتزی یا ارگان‌های مصنوعی در حال گذر از محدوده‌هایی هستند که طبیعت برای ما تعیین کرده است. اکنون نوبت خون است که تقویت شود و پژوهشگران راه جدیدی برای تقلید از بافتی پیدا کرده‌اند که اکسیژن را حمل می‌کند.
با ترکیب مواد زیستی با پلیمرهای رشدیافته در آزمایشگاه، تیمی بین‌المللی از مهندسان زیستی عنصری توسعه داده‌اند که می‌تواند به‌عنوان سلول قرمز نابودگر در نظر گرفته شود که درمقایسه‌با سلول‌های طبیعی موجود در رگ‌های ما توانایی‌های بیشتری دارد. این سایبورگ میکروسکوپی نه‌تنها می‌تواند با هموگلوبین معمولی خود از پیچ‌و‌تاب‌ها و گوشه‌کنار سیستم عروقی بگذرد؛ بلکه می‌تواند در جهتی اصلاح شود تا داروهای کشنده‌ی تومور را تحویل دهد و حسگرهای زیستی را حمل کند و حتی با آهن‌رباهای ریزی برای هدایت از راه دور مجهز شود.
اگر قصد داشته باشید سلولی از بدن انسان را بازسازی کنید، نمی‌توانید گلبول‌های قرمز خون (RBC) را نادیده بگیرید. سلول قرمز خون یکی از معدود سلول‌های فاقد هسته است که سادگی نسبی دارد و آن را به هدفی جذاب برای مهندسان تبدیل می‌کند. علاوه‌بر‌این، وابستگی ما به مقادیر زیادی از محصولات اهدایی پاک و تازه برای جایگزینی خون از‌دست‌رفته براثر جراحات، تقاضای شدیدی برای پیداکردن جایگزین مناسبی برای آن به‌وجود می‌آورد؛ از‌این‌رو، درحال‌حاضر چندین نوع RBC مصنوعی در دست توسعه است. بسیاری از آن‌ها برای گرفتن مواد اصلی مانند هموگلوبین از اهداکننده‌های انسانی یا حیوانی و بسته‌بندی مجدد آن‌ها در ذرات بی‌خطری متکی هستند که بعید است موجب آغاز پاسخ ایمنی شوند. برخی از راه‌هایی که بررسی می‌شوند، کمی جسورانه‌تر هستند و تا جای ساخت ذراتی پیش می‌روند که از صوت انرژی گرفته و انواع سمّی اکسیژن بسیار واکنش‌پذیر را در دستگاه گردش خون برای از‌بین‌بردن بافت‌های سرطانی با خود حمل می‌کنند. پژوهشگران در گزارش خود می‌نویسند:
با الهام‌گرفتن از مطالعات پیش‌گام مذکور که در آن‌ها سازه‌های مصنوعی ساخته شده بود و یک یا چند ویژگی اصلی سلول‌های بومی را داشت، سعی کردیم RBC بازسازی‌شده مدولار (RRBC) ایجاد کنیم که ویژگی‌های ترکیبی کاملی از سلول‌های طبیعی داشته باشد.
این پژوهشگران دریافتند می‌‌توانند واحدهای کوچک خود را به‌صورت مدولار بسازند که به آن‌ها اجازه دهد ویژگی‌های مختلفی بپذیرند و به سلول‌ها کمک کند داروها را حمل یا روی مقصد خاصی تمرکز کنند. آن‌ها برای رسیدن به هدف، کار خود را با پوشاندن سلول‌های خون اهداشده در لایه‌ای از سیلیکا آغاز کردند که سپس با پلیمرهایی با بارهای متفاوت پوشانده می‌شد. نتیجه پوسته‌ای خالی از دو سمت مقعر است که می‌تواند با هر نوع ماشین‌آلات بیوشیمایی بسته‌بندی شود؛ درحالی‌که هنوز شبیه سلول‌های قرمز خون طبیعی حامل اکسیژن است.
آزمایش‌های مختلفی که با استفاده از تجهیزات آزمایشگاهی و حیوانات انجام شد، نشان داد سلول‌های خونی بیونیک مطابق با انتظارات عمل می‌کنند. چهار هفته پس از تزریق به موش‌ها، هیچ نشانه‌ای از عوارض جانبی مشاهده نشد که علامت مناسبی درباره‌ی بی‌خطربودن این سلول‌های مصنوعی است. آشکار است قبل از اینکه شاهد هرگونه درمان مبتنی‌بر سلول‌های خونی مصنوعی باشیم، مسیری طولانی در پیش است. ما نه‌تنها به آزمایش‌های زیادی نیاز خواهیم داشت تا بررسی کنیم آیا محموله‌ای که آن‌ها حمل می‌کنند، می‌تواند آزاد یا باید نشان داده شود کل فرایند تولید مقیاس‌پذیر است. بااین‌حال با‌توجه‌به پژوهش‌های زیادی که روی ساختن سلول‌های قرمز خون بهتر متمرکز هستند، تردیدی نیست به‌زودی پیشرفت‌های بیشتری در‌این‌زمینه حاصل خواهد شد. به‌نظر می‌رسد تبدیل سلول‌های بدن به ربات‌های کوچک قاتل برای حمله به عفونت‌ها و بافت‌های سرکش استراتژی محبوبی برای مهندسان زیستی باشد. زمان به ما خواهد گفت آیا این یک فرمول برنده است یا نه.
نتایج این پژوهش در مجله‌ی ACS Nano منتشر شده است.