Le tecnologie (e le scienze) del sangue artificiale

La produzione di sangue artificiale può essere realizzata in vari modi. Per prodotti a base di emoglobina (HBOC), il processo consiste nell'isolamento o sintetizzazione dell'emoglobina, seguita da una modificazione e ricostruzione in forma di sangue artificiale. I prodotti a base di perfluorocarburi (PFC) sono realizzati con una reazione di polimerizzazione. Un metodo per la produzione di un prodotto a base di emoglobina sintetica è spiegato di seguito.

Sintetizzazione dell'emoglobina

• Per ottenere emoglobina, viene utilizzato un tipo di batterio di E.coli che ha l'abilità di produrre emoglobina umana. Nell'arco di tre giorni, la proteina viene raccolta e i batteri distrutti. Per cominciare il processo di fermentazione, un campione della coltura di batteri puri è trasferito in un contenitore di controllo che contiene tutte le sostanze nutritive necessarie alla crescita. Questa inoculazione iniziale fa in modo che i batteri si moltiplichino. Quando la popolazione è abbastanza numerosa, viene trasferita in una vasca di germinazione.

• Una vasca di germinazione è una vasca di acciaio riscaldata che fornisce un ambiente ideale per la crescita dei batteri. Viene riempita di acqua tiepida, cibo, e di una fonte di ammoniaca, tutte cose necessarie alla produzione di emoglobina. Altri fattori necessari allo sviluppo quali vitamine, amminoacidi e sostanze nutritive vengono aggiunti. La soluzione batterica all'interno della vasca è costantemente sottoposta ad un bagno di aria compressa e mescolata per mantenerla in movimento. Passato un tempo sufficiente, il contenuto della vasca viene pompato nella vasca di fermentazione.
  
  
• La vasca di fermentazione è una versione più grande della vasca di germinazione. Anch'essa è riempita degli elementi necessari ai batteri per crescere e produrre emoglobina. Poiché il controllo del pH è di vitale importanza per una crescita ottimale, si aggiunge nella vasca acqua ammoniacale nelle quantità necessarie. Quando è stata prodotta abbastanza emoglobina, la vasca viene svuotata per cominciare l'isolamento.
  
  
• L'isolamento comincia con un separatore centrifugo che isola la maggior parte dell'emoglobina. Può essere ulteriormente separata e purificata tramite distillazione frazionata. Questo metodo standard di separazione è basato sul principio di ebollizione di un liquido per separare uno o più componenti, e utilizza strutture verticali chiamate colonne di frazionamento. Da queste colonne, l'emoglobina è trasferita laa vasca di elaborazione finale.

Elaborazione finale

• Qui, viene mischiata con acqua e altri elettroliti per produrre il sangue artificiale. Il sangue artificiale può a questo punto essere pastorizzato e messo in contenitori appropriati. La qualità del composto viene controllata regolarmente durante l'intero processo. Questo metodo di produzione è in grado di produrre partite anche di 10000 litri.

I rischi del sangue artificiale

Nonostante l'utilizzo di sostituti artificiali del sangue potrebbe avere un enorme impatto positivo in ambito medico, il loro utilizzo non è ancora stato approvato a causa dei rischi che l'applicazione su di esseri umani potrebbe provocare. 

I sostituti del sangue si dividono principalmente in due categorie, che comportano differenti effetti collaterali:

• Perfluorocarburi (PFC): possono causare sintomi simili all'influenza, febbre; aumentano il rischio di infarto.
• Hemoglobin-Based Oxygen Carriers (HBOC, portatori di ossigeno a base di emoglobina): gli effetti collaterali osservati comprendono aumento della pressione sanguigna, dolori addominali, temporanea colorazione rossastra della pelle e degli occhi, infiammazioni e malfunzione di organi multipli. Tuttavia non si è riscontrata alcuna differenza sul tasso di sopravvivenza nei gruppi di controllo a cui era stato somministrato il farmaco e quelli a cui non lo era.

Informazioni più approfondite possono essere reperite qui.

Le industrie del sangue artificiale

Le industrie che stanno dietro allo sviluppo dei sostituti sintetici sono molte, essendo un ambito particolarmente caro alla ricerca medica. Tra di queste, in particolare si distinguono:

• La BioPure Corporation, sviluppatrice Oxyglobin, sostituto del sangue usato in veterinaria soprattutto sui cani, e Hemopure, sostituto del sangue umano in fase sperimentale.

• La Northfield Laboratories che ha invece prodotto PolyHeme, progetto però accantonato dal 2009 poichè ritenuto nocivo.

• La Sangart Inc. ha invece prodotto Hemospan, una polvere in grado di essere conservata a lungo e mischiata in forma liquida per trasfusioni quasi istantanee.

Le specifiche del sangue artificiale

Una pubblicazione scientifica riguardante l'attuale trend di sviluppo del sangue artificiale elaborata da ricercatori giapponesi propone un materiale alternativo ai perfluorocarburi e all'emoglobina artificiale, cioè vescicole di emoglobina incapsulate in un doppio strato fosfolipidico (rendendo questo materiale analogo agli eritrociti). Nell'articolo in questione, viene presentata una tabella contenente le specifiche tecniche che le vescicole di emoglobina dovrebbero avere. La tabella è riportata di seguito.

I grafici del sangue artificiale

Il sangue artificiale è al momento ancora in fase di sperimentazione: sta infatti venendo testato sugli animali. I grafici che vengono riportati di seguito sono relativi a ricerche condotte sui conigli.

I grafici riportati sopra indicano la differenza (indicata con la lettera greca delta: ∆) percentuale tra la quantità di granulociti , piastrine , PaCO2 e PaO2 prima e dopo aver inserito nel sistema sanguigno dell'animale il Fluosol.

L'infusione di fluosol produce granulocitopenia, trombocitopenia e ipossiemia nei conigli. L'iniezione intravenosa di Fluosol produce un calo del 60% dei granulociti nel sistema circolatorio (in alto), ed una minore e più graduale trombocitopenia (al centro). Allo stesso tempo, PaCO2 diminuisce mente i livelli di PaO2 rimangono costanti (in basso), ad indicare che questi effetti non sono dovuti ad iperventilazione.

Grafici e didascalie sono tratti da uno studio ad opera di Gregory M. Vercellotti, Dale E. Hammerschmidt, Philip R. Craddock e Harry S. Jacob.

Le statistiche del sangue artificiale

La donazione di sangue da parte dell'1% della popolazione può soddisfare i requisiti fondamentali di una nazione. Ma in tutto, ad oggi, solo 57 paesi raccolgono il 100% della loro offerta di sangue da donatori di sangue volontari e non pagati. Risorsa fondamentale non solo per trattamenti programmati e interventi urgenti, ma anche per curare i feriti in caso di emergenze come calamità naturali, incidenti e guerre, l'accesso al sangue e agli emoderivati è un elemento fondamentale di un sistema sanitario efficace. E' anche per questo motivo che lo sviluppo del sangue artificiale è un tema così importante: permetterebbe di avere sempre una riserva costante da utilizzare in momenti di particolare bisogno (calamità) o comunque nei paesi in cui non viene donata una quota sufficiente a sopperire al completo fabbisogno della popolazione. 

Il numero di donatori di sangue in italia è:

- 1.600.000

- 2.9% della popolazione totale

- 4.5% della popolazione tra i 18 e i 65 anni

- 42/1000 della popolazione tra i 18 e i 65 anni

I numeri del sangue artificiale

Nella tabella in figura sono elencate varie proprietà fisiche (massa molecolare, temperatura di ebollizione, pressione di vapore, gravità specifica), tipiche dei perfluorocarburi, elementi costitutivi principali del sangue artificiale.

Il sangue artificiale nei fumetti

Nell'ambito dei fumetti, il sangue artificiale compare nella serie Surgeon X, un fumetto scritto dalla sceneggiatrice Sara Kennedy per le matite di John Watkiss. 

Protagonista è Rosa Scott, un chirurgo geniale ma vittima di delirio di onnipotenza che diventa Surgeon X, un vigilante che fa uso di chirurgia sperimentale e  metodi non ortodossi per curare i pazienti. L'opera è ambientata a Londra nel vicino futuro, dove è avvenuta un'apocalisse "antibiotica" (le malattie sono diventate resistenti ai farmaci).
Di seguito una tavola presa dall'albo n° 4 di Surgeon X.

Il sangue artificiale nel cinema

In ambito cinematografico, il termine sangue artificiale prende una connotazione diversa da quanto detto finora su questo blog: è infatti di uno degli effetti scenici utilizzati dai registi per rendere l'effetto di un sanguinamento sul set. Si tratta di un prodotto facilmente reperibile in qualsiasi negozio di trucco teatrale. Se ne trovano innumerevoli esempi  nelle rappresentazioni teatrali, nel cinema e nelle serie tv (o persino nei travestimenti di Halloween):

Nel cinema si possono citare alcuni esempi particolarmente famosi:

American Psycho, di Mary Harron:

Christian Bale nei panni di Patrick Bateman

Un'altro regista che fa molto uso del sangue finto è Quentin Tarantino:

A sinistra: Uma Thurman in Kill Bill vol. 1; in alto a destra: Samuel L. Jackson e John Travolta in Pulp Fiction; in basso  a destra: Tim Roth in Le iene.

Si evindenzia anche un'iconica scena tratta dal film Shining di Stanley Kubrick:

Il sangue artificiale nella musica

Come nel caso della letteratura narrativa, il sangue artificiale è un tema difficilmente trattato nella musica. Il collegamento più rilevante con questo argomento può essere individuato in Theo Keating, che usa il nome d'arte Fake Blood.

Theo keating, conosciuto anche come Fake bood o Touché, è un DJ, produttore e musicista inglese che è divenuto popolare come parte dei The Wiseguys. Nonostante il nome, nella sua discografia non si rilevano altri elementi che lo possano collegare all'argomento del sangue artificiale.

Theo Keating, aka Fake Blood

La sua canzone più popolare, "I think I like it":

Le narrazioni del sangue artificiale

Il sangue artificiale viene menzionato principalmente in articoli di giornale, pubblicazioni scientifiche o su siti dedicati ad argomenti di medicina, essendo un argomento dedicato soprattutto agli "addetti al mestiere" e trattato in maniera non semplice per chi non è ferrato sull'argomento.

E' tuttavia possibile trovare articoli su questo argomento anche in riviste di attualità o testate giornalistiche, che trattano l'argomento in termini meglio comprensibili dai pubblico generale, evitando di utilizzare termini scientifici complessi.

Alcuni esempi di narrazione del  sangue artificiale sono riportati di seguito:

Creato il sangue artificiale in polvere, primi test positivi

Sangue artificiale, ora può essere prodotto “a litri”