Umělá červená krvinka. Skoro jako živá. Kredit: Guo et al. (2020).

O červených krvinkách je možné bez nadsázky říct, že jsou životně důležité. Jejich úkolem je rozvádět po celém těle kyslík a zásobovat s ním prakticky každou buňku v lidském těle. Aby to mohly dělat, mají červené krvinky k dispozici speciální protein hemoglobin, který obsahuje atomy železa, nezbytné pro navázání kyslíku.

Kromě toho mají červené krvinky celou řadu důmyslných prvků, které jim dovolují dělat jejich práci efektivně a bezpečně. Mohou se například stlačovat i roztahovat, aby se dostaly skrz velmi tenké kapiláry. Také vydrží v krevním oběhu po slušně dlouhou dobu, i když ve zralém stavu nemají k dispozici buněční jádro.

C. Jeffrey Brinker. Kredit:

University of New Mexico.

Lidé ale trpí různými nemocemi i úrazy a bylo by skvělé mít pro tyto účely velké množství náhradní krve. Doposud se spoléháme na krev od lidských dárců, to ale přináší řadu komplikací. A ne vždy je takové krve dostatek. Vědci se proto již dlouho snaží vyrobit syntetickou krev, včetně umělých červených krvinek. Zatím byl ale velký problém zdařile napodobit potřebné vlastnosti těchto pozoruhodných buněk.

Jeffrey Brinker z americké University of New Mexico a jeho spolupracovníci nedávno vytvořili umělé biomimetické krvinky, které zvládají to, co i ty přírodní. A vlastně toho dovedou ještě víc. Badatelé použili k výrobě syntetických červených krvinek zpočátku ty původní lidské. Když získali krvinky od lidského dárce, tak je nejprve potáhli tenkou vrstvou oxidu křemičitého. Po něm následovaly vrstvy polymerů s kladným, a také se záporným nábojem. V dalším kroku vědci odstranili vrstvu křemene a na závěr potáhli povrch syntetických krvinek přírodní buněčnou membránou červených krvinek.

Přírodní lidská červená krvinka zcela vlevo. Kredit: NCI-Frederick / Wikimedia Commons.

Výsledkem tohoto postupu jsou syntetické lidské červené krvinky, které mají velmi podobný tvar, velikost, elektrický náboj i povrchové proteiny jako přírodní červené krvinky. Brinker s kolegy potvrdili v experimentech, že syntetické červené krvinky mohou změnit tvar natolik, že projdou velmi tenkými kapilárami. Rovněž je otestovali v laboratorních myších, v nichž syntetické červené krvinky putovaly krevním oběhem déle než 48 hodin, aniž by badatelé pozorovali nějaké vedlejší účinky nebo toxicitu.

V dalších testech také ověřili, že jejich nové krvinky mohou nést různě velké „náklady“ hemoglobinu, protinádorových léků, senzorů toxinů i magnetických nanočástic. Každá ze zmíněných látek přitom představuje jinou variantu možného využití těchto syntetických „buněk“. Mohou transportovat kyslík, léčiva při cílené léčbě, detekovat toxiny nebo transportovat nanočástice, jimiž je možné manipulovat pomocí vnějšího magnetického pole. Biomimetické krvinky teď ještě čekají další testy a výhledově by mělo dojít i na klinické tety s lidmi.

Literatura

American Chemical Society 3. 6. 2020.

ACS Nano online 11. 5. 2020.