인공 혈액의 원리에 대해서 알려주세요.
인공 혈액이 있다는 기사를 본 적이 있습니다.
인공 혈액은 실제 혈액과 구성이 동일한가요?
이와 같은 인공 혈액이 가능한 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.
인공 혈액은 실제 혈액과는 구성 성분에 차이가 있지만 실제 혈액이 하는 역할을 대체할 목적으로 만들어 집니다.
아직 완벽하게 상용화되지는 않았지만 그 기능들을 보충에서 혈액부족 현상을 완화할 수 있을 것으로 기대됩니다.
혈액의 손실로 인해 혈압이 낮아지고 산소운반이 불가해져 생명이 위험해 질 수 있습니다.
인공 혈액은 적혈구가 진행하는 산소 운반을 대체할 수 있도록 만들어집니다.
줄기세포를 이용하여 적혈구를 배양한 후 혈액의 혈장 성분등과 비슷한 용액에 혼합하여 인공 혈액을 만들 수 있고,
최근 일본에서는 폐기 예정인 혈액에서 헤모글로빈만을 추출하여 가공하여 인공 혈액을 개발하기도 했습니다.
인공 혈액은 혈액형에 관련 없이 수혈할 수 있는 것을 목표로 하고 있기 때문에 줄기세포로 배양하는 적혈구도 Rh-O형 혈액을 기준으로 합니다.
다만 혈액에 존재하는 다른 혈구들과 항체를 비롯한 기타 단백질 성분들은 포함되지 않고,
헤모글로빈을 추출하여 가공하는 경우는 적혈구조차 없으므로 실제 혈액과는 구성 성분이 많이 다르다고 할 수 있습니다.
인공 혈액은 실제 혈액과 구성이 완전히 동일하지는 않지만, 산소 운반이나 혈액량 유지와 같은 중요한 기능을 대체할 수 있도록 설계되었습니다. 인공 혈액의 주요 목표는 응급 상황에서 혈액이 부족하거나 적합한 혈액형을 구하기 어려울 때 산소 운반을 돕는 것입니다. 두 가지 유형이 있는데, 하나는 혈액 내 헤모글로빈을 기반으로 한 '헤모글로빈 기반 산소 운반체'이고, 다른 하나는 인공 산소 운반체인 '퍼플루오로탄소'입니다. 이들은 모두 혈액의 산소 운반 기능을 대체하는 데 중점을 둡니다.
이론적으로 인공 혈액은 사람의 혈액과 완전히 동일하지는 않지만 중요 기능은 모두 가지고 있으며 크게 두 가지 방식으로 만들 수 있습니다.
첫번째는 혈액 성분 복제로 특히 헤모글로빈은 산소 운반 역할을 하는 핵심 단백질입니다.
소나 돼지 혈액에서 추출하거나, 미생물, 식물 등에서 유사한 기능을 가진 단백질을 생산하도록 유전자 변형을 통해 만들 수 있습니다. 하지만 동물성 헤모글로빈은 인체에서 면역 반응을 일으킬 수 있으며, 식물성 헤모글로빈은 아직 충분한 산소 운반 능력을 갖추지 못했습니다.
그리고 혈액 세포인 적혈구, 백혈구, 혈소판 등을 인공적으로 만들어 혈액의 기능을 재현하는 것입니다.
그러나 줄기세포를 이용하여 분화 유도하거나, 3D 프린팅 기술을 사용하여 제작하는 방법 등이 연구되고 있지만 아직 초기 단계의 기술이며, 대량 생산 및 장기간 보관 기술 등 해결해야 할 과제가 많습니다.
두번째는 혈액 대체제 개발입니다.
그 중에서도 PFC(Perfluorocarbon)는액체 형태의 플루오로카본으로, 산소를 용해시키는 능력이 뛰어나 인공 혈액으로 사용될 가능성이 있습니다. 하지만 혈액 순환 개선 효과가 미흡하고, 장기간 사용 시 부작용이 발생할 수 있다는 우려가 있습니다.
특히 혈액 운반 나노 입자는 헤모글로빈과 같은 산소 운반 물질을 나노 입자에 봉입하여 만든 인공 혈액으로 혈관 막을 통과하여 조직에 직접 산소를 공급할 수 있다는 장점이 있지만, 나노 입자의 안전성과 대량 생산 기술 등이 아직 검증되지 않았습니다.
안녕하세요. 박온 전문가입니다.
인공 혈액은 실제 혈액과 같지는 않지만, 주로 산소를 운반하는 기능을 수행합니다. 혈액의 주요 역할인 산소 운반과 혈액 응고를 대신할 수 있도록 설계된 것이죠.
인공 혈액이 가능한 이유는 과학자들이 혈액의 구성과 역할, 즉 산소 운반, 면역 기능 등을 연구해온 결과물이죠. 인공 혈액을 개발하여 혈액의 주요 기능을 모방할 수 있게 된 것입니다. 예를 들어, 헤모글로빈 같은 물질을 사용해 산소를 운반할 수 있도록 만들었습니다.
안녕하세요.
인공 혈액은 주로 실제 혈액의 산소 운반 기능을 대체하기 위해 개발된 제품으로, 헤모글로빈 기반의 용액 또는 퍼플로르카본(Perfluorocarbon ; PFC) 기반의 용액을 포함할 수 있습니다. 이들 물질은 혈액 속의 적혈구가 수행하는 산소 운반 기능을 흉내 내어 조직으로 산소를 전달하며, 실제 혈액의 다른 기능들은 수행하지 않습니다.
헤모글로빈 기반 인공 혈액은 자유 헤모글로빈을 기반으로 하여, 산소와 이산화탄소의 운반을 가능하게 합니다. 이러한 제품은 보통 처리된 동물의 헤모글롭니 또는 재조합 헤모글로빈을 사용하여 제작됩니다. 헤모글로빈은 산소를 결합하고 방출하는 능력이 뛰어나므로, 신체의 산소 요구를 충족시키는데 효과적입니다. 퍼플로르카본은 매우 높은 용해도를 가진 화학 물질로, 산소와 이산화탄소를 매우 효율적으로 운반할 수 있습니다. 이 물질은 기체를 용해시키는 능력이 탁월하여, 신체의 필요에 따라 산소를 제공하고 이산화탄소를 제거하는데 사용됩니다.안녕하세요.
인공혈액이 개발됐다고 해서 사람의 혈액을 완전히 대체하는 것은 아닌데요, 원래 혈액은 영양분을 공급하고 노폐물수거, 면역기능 등 다양한 역할을 하는데 인공혈액이 이러한 혈액의 기능을 모두 수행할 것으로 기대하는 것은 어렵습니다. 다만 사람 혈액의 기능 중 산소를 운반하는 기능을 담당하는 것이며, 그럼에도 불구하고 인공혈액은 상당한 장점을 갖고 있습니다. 무엇보다 일반혈액은 보관기관이 3주에 불과하지만 인공혈액은 1년 가까이 신선하게 보관할 수 있고 폐기될 혈액을 재활용 하는 것이기 때문에 혈액부족 현상을 해결할 수 있습니다. 무균화 처리를 강력하게 할 수 있기 때문에 다른 사람의 피를 수혈하는 데 따른 감염의 위험도 낮출 수 있습니다. 또한 인공혈액은 혈액의 표면에 노출되어 있는 단백질이나 당 등이 없기 때문에 혈액처럼 8개의 구분된 타입으로 나눌 필요가 없는데요 따라서, 이론적으로는 혈액형에 관계없이 쓰일 수 있다는 장점을 갖고 있습니다.
안녕하세요. 박창민 수의사입니다. 인공혈액도 일반 혈액처럼 철분을 갖고 있는 헴(heme) 분자를 집어 넣어 알부민헴을 만든 뒤, 폐에서 산소를 흡수해 체내의 각 조직으로 운반이 가능하게 만든 겁니다. 감사합니다.