Science子刊封面：救命的氧微粒
因为急性肺衰竭或气道阻塞而无法呼吸的患者需要另一种途径让氧气快速进入到他们的血液中，以避免心脏骤停和脑损伤。近日由波士顿儿童医院的研究人员领导的一个研究小组设计出了一种微小的充气微粒，能够被直接注入到血流中快速向血液供氧。
这种微粒由包绕一个微小氧气袋的单层脂质（脂肪酸分子）构成，可在液体溶液中传递。在6月27日的《科学转化医学》（Science Translational Medicine）的封面文章中，来自波斯顿儿童医院心内科系的John Kheir博士和同事们报告称将这些微粒注入低血氧水平的动物体内可在数秒内使血氧饱和度恢复到接近正常水平。
当气管被完全阻塞时，注入微粒可使动物在不呼吸的情况下生存15分钟，降低了心脏骤停和器官损伤的发病率。
Kheir说微粒溶液方便携带，能够在紧急情况下稳定患者，为护理人员、急诊医生或重症监护医生更安全地放置呼吸管或执行其他挽救生命的治疗赢得时间。
他说：“这是一个短期氧替代品，一种在关键的几分钟时间内安全注入氧气支持患者的途径。最终，这有可能会被储存在医院、救护车或直升飞机的每个急救车（code cart）的注射筒内，帮助稳定呼吸困难的患者。”
这些微粒可能只能在短时间即15-30分钟内给予，因为它们携带在液体中，如果更长期间使用会使重血液超负荷，Kheir说。
Kheir还指出这些微粒不同于血液替代品，携带着氧的血液替代品在肺无法供氧时它们是无用的。而微粒则是设计用于肺脏完全丧失功能的情况下。
Kheir曾照顾过一个因严重肺炎引起渗血和严重低氧最终发生严重脑损伤的小女孩，之后从2006年便开始测试关于可注射氧的想法。尽管医疗团队尽了全力，这个小女孩还是在他们可以让她使用人工心肺机之前去世了。Kheir感到很沮丧，他于是组织起一个研究小组寻找提供氧气的其他途径。
他说：“一些最有说服力的实验都是初期的。我们抽取了彼此的血液，在试管中与微粒混合，就在我们的眼前观察到了蓝色血液立马变红。”
多年来，Kheir和他的研究小组测试了各种浓度和大小的微粒以优化它们的效力，确保注射安全。Kheir 说：“这是真正的多学科努力。它将化学工程师、粒子科学家和医生恰到好处地组合到了一起。”
在研究报告中，他们使用了一种称为超声治疗仪（sonicator）的装置，利用高强度声波将氧与脂质混合到一起。这一过程将氧气保存到了平均大小为2-4微米的微粒里（显微镜下可见）。生成的溶液中氧气占据70%的容积，可有效与人血混合到一起。
Kheir说：“该项目成功的关键之一就是能够将集中量的氧气投入到少量的液体中。悬浮液携带的氧量是我们自身红细胞的3-4倍。”
20世纪初人们就试图静脉注射氧气，然而这些常识并没有成功给血液供氧，往往会造成危险的气体栓塞。
Kheir说：“我们围绕这一问题进行设计将气体包装到小型可变形的粒子中。它们显著增加了气体交换面积，能够透过游离气体会被阻挡的毛细血管。”
