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美国开发高科技"生物脾" 能清除血液中大部分病原体

2014年09月 16日 10:08  |来源: 科技日报
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    原标题:血液“脏”了,洗一洗

    仿生脾能清除血液中大部分病原体

    “生物脾”用蛋白质装备纳米珠(protein-equipped nanobeads)和磁铁清除血液中的病原体。

    “生物脾”设备中的磁性纳米珠与大肠杆菌(左)和金黄色葡糖球菌(右)结合,从血液中清除它们。

    科技日报讯 (记者常丽君)美国韦斯仿生工程研究所近日开发出一种高科技设备“生物脾”,即使在病原体尚未查明的情况下,也能使身体免于感染。这种设备是受脾脏功能的启发,脾脏能把血液中的细菌——从大肠杆菌到埃博拉病毒——迅速高效清理。

    血液感染会导致脓毒症,这是一种有生命危险的免疫反应。在医生无法判断感染原因时,超过50%的可能会激发脓毒症,所以医生会用抗生素攻击多种细菌,但这会导致细菌产生耐药性。

    研究人员希望找到一种能清除任何感染的方法,由此开发出了“生物脾”设备来过滤血液。据自然网站9月15日(北京时间)报道,“生物脾”用了一种改良版的甘露糖—结合外源凝集素(MBL)涂在磁性纳米珠外面,MBL是一种人体内的蛋白质,能与超过90%的细菌、病毒、真菌及死去细菌所释放毒素的表面糖分子结合。当血液进入“生物脾”设备后,经MBL装备的纳米珠会与大部分病原体结合,再通过设备上的磁铁把纳米珠和它们的“猎物”一起从血液里吸出来,再让血液流回病人体内。

    为了测试设备效果,研究人员让一些小鼠感染了大肠杆菌或金黄色葡萄球菌,用“生物脾”给其中一些小鼠做血液过滤。结果在感染5个小时后,经过血液过滤的小鼠89%仍然生存,而没有血液过滤的生存率只有14%。研究人员发现,“生物脾”能清除小鼠血液中超过90%的细菌。而且经过血液过滤的小鼠,肺部及其他器官也更少发炎,这表明它们发展成脓毒症的可能性更小。

    研究人员还测试出“生物脾”能处理约5升的血量,相当于一个成年人体内所有的血。他们在人血中混合了细菌和真菌,以每小时1升的速度通过“生物脾”,结果发现设备在5小时内清除了血液中大部分病原体。

    论文作者、韦斯仿生工程研究所的唐纳德·英格博说,这种效率足以控制感染,当“生物脾”从血液里清除了大部分病原体后,抗生素和免疫系统就会击败剩下的感染,比如寄居在器官里的病菌。“生物脾”还有助于治疗像HIV和埃博拉这样的病毒感染,其生存率取决于能否把血液中的病毒数量降低到一个微小水平。目前,研究小组正在猪身上进行测试。

    伦敦大学学院传染与免疫专家奈杰尔·克雷恩说,诊断医师还能用“生物脾”收集血液中的病原体样本,培养识别,最终确定用哪种药物疗效最好。输血和血液过滤已经成为常规疗法,他希望“生物脾”能在两年内进入人类临床实验。

    总编辑圈点

    磁性纳米颗粒像巧克力豆一样裹上一层生物素,用来捕捉毒物,这一思路结合了人工透析和纳米药物的神奇。从种牛痘到巴斯德消毒法,再到青霉素,人类一步步垒起抵抗病菌的长城,越来越不可能因为感染而死亡。人工脾则让病原体(甚至是艾滋病病毒)面临灭顶之灾。它能不能拔除狂犬病毒、麻风病毒或者乙肝病毒?实验了才知道。如果人工脾能成功,慢性感染者治愈的希望将大大增加,它也将在人类医学史上占据独立的一章。

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