血液作为一种特殊的资源,在临床急救中有非常重要的应用。然而,由于血液本身的特性及条件限制,无法进行长期保存,世界各国均存在不同程度的血源短缺。人们一直在努力寻找一种来源充足,安全有效的血液替代品作为目前库血体系的补充。血液代用品研究主要有血红蛋白类氧载体和异种红细胞改性两条发展思路。异种输血的主要障碍是动物与人的种间免疫排斥问题。近年来,异种器官移植领域的一系列研究进展,使异种输血研究也逐渐成为输血医学新的研究热点。本课题运用微囊化免疫隔离技术包封红细胞,正是异种红细胞改性后作为潜在血液替代品研究的一种新尝试。目的基于聚电解质络合原理,研究壳聚糖-海藻酸钠包封红细胞的工艺流程和适宜条件,制备单细胞包封的壳聚糖-海藻酸钠改性红细胞。分析壳聚糖-海藻酸钠包封对红细胞性质与结构功能的影响,研究壳聚糖-海藻酸钠包封红细胞的免疫原性与体内循环时间,探讨壳聚糖-海藻酸钠包封的免疫隔离效果。研究包封红细胞输入动物体内的效果和影响,探索壳聚糖-海藻酸钠包封红细胞用于异种输血的潜在可能性。方法采用不同浓度的壳聚糖和海藻酸钠孵育红细胞,通过血细胞分析仪进行红细胞计数,计算单包封红细胞得率,优化包封条件。运用显微(细胞)电泳实验测定包封过程中红细胞表面电荷变化,并采用荧光标记海藻酸钠包封红细胞的方法鉴定壳聚糖-海藻酸钠包封红细胞的结构。采用光学显微镜和扫描电镜观察包封红细胞形态学和完整性。测定包封前后红细胞的尺寸和渗透脆性变化,采用红细胞变形仪和血氧分析仪检测包封红细胞的变形性,聚集性以及氧亲和力,分析包封红细胞的力学特性和携氧功能。运用交叉配血试验观测包封红细胞与人标准血清,人血浆及大鼠血浆的聚集反应;采用小鼠尾静脉注射红细胞实验测定包封红细胞的动物体内循环时间,分析聚糖-海藻酸钠包封的免疫隔离效果。通过大鼠换血模型,失血性休克-微循环观测模型以及大鼠重度失血性休克-复苏模型研究壳聚糖-海藻酸钠包封红细胞输入动物体内的携氧功能、改善微循环和血流动力学的特性以及综合抗休克疗效,探讨包封红细胞用于异种输血的可行性。结果利用聚电解质层层自组装技术,壳聚糖和海藻酸钠在红细胞外形成微囊膜,可以制备单包封的红细胞,单包封红细胞的得率接近90%。包封过程中红细胞表面电荷由带负电转变为带正电,再转为带负电,制备完成的包封红细胞带负电荷的量与天然红细胞相当。壳聚糖-海藻酸钠包封后红细胞直径略有增加,而形态学和渗透脆性基本没有改变。包封红细胞变形能力有所降低,与保存3周的人红细胞相当,其聚集性没有显著变化。壳聚糖-海藻酸钠微囊包封后红细胞的氧亲和力增大(P50值从接29.8下降到25.4mmHg),但更接近天然人红细胞的氧亲和力。壳聚糖-海藻酸钠微囊包封使猪红细胞与人标准血清反应聚集程度由强阳性下降为接近阴性,而与人冰冻混合血浆及大鼠混合血浆交叉配血的反应强度降为接近阴性和阴性。红细胞动物体内循环时间数据显示,壳聚糖-海藻酸钠包封猪红细胞的24小时存活率接近50%,在小鼠体内的半寿期为20.7小时,约为未包封红细胞的9倍。动物实验结果表明,异种红细胞经过壳聚糖-海藻酸钠包封后输入大鼠体内后不会被机体快速清除,与右旋糖酐溶液相比可以维持更高的平均动脉压和血液红细胞压积,提高换血大鼠的存活时间。加入包封红细胞后,并没降低右旋糖酐40良好的改善微循环的效果,能有效的改善并恢复由失血性休克引起的微循环障碍。在失血性休克-复苏过程中输入一定量的包封红细胞有利于恢复和维持大鼠更高的平均动脉压,部分恢复剩余碱、动脉血氧分压以及pH等血气指标,改善缺氧引起的机体代谢性酸中毒。与同种异体红细胞类似,包封红细胞一定时间内能够在体内发挥正常红细胞的功能,具有显著的抗休克效果。结论本课题基于聚电解质层层自组装技术,实现了红细胞的壳聚糖-海藻酸钠单细胞包封。壳聚糖-海藻酸钠包封对红细胞的结构和功能略有影响,但包封红细胞仍具有与天然红细胞类似的力学特性和携氧功能。壳聚糖-海藻酸钠微囊的免疫隔离效果能够显著降低异种红细胞的免疫原性,延长其体内循环时间。包封红细胞输入动物体内后能够在一定时间内发挥正常红细胞的功能,具有用于异种输血的潜在可能性。