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红细胞（RBC）储存面临诸多难题，如传统低温保存的局限和常温保存的不足。研究人员开展超冷却保存大体积 RBC 的研究，成功优化保存条件，减少溶血等损伤，提升体内输血质量。这为输血医学带来新希望，有望变革血液保存方式。
在现代医学中，输血治疗扮演着极为重要的角色，尤其是红细胞（Red Blood Cell，RBC）输血，它是救治急性出血、慢性贫血以及保障围手术期患者安全的关键手段。随着临床治疗技术的不断进步和人口老龄化的加剧，有限血液资源的合理利用变得至关重要，而 RBC 的储存质量直接影响着输血治疗的效果。
目前，RBC 在储存过程中面临着一系列棘手的问题。传统的低温冷冻保存方法，虽然能延长 RBC 的储存时间，但需要使用高浓度的甘油（>20%）作为冷冻保护剂（Cryoprotective Agents，CPA）。这一过程不仅繁琐，添加和去除甘油时会引发渗透压变化，导致细胞毒性和溶血，而且甘油去除过程耗时费力，严重延误紧急输血的时机。另外，在低温冷冻过程中，细胞内还容易形成冰晶和发生重结晶，进一步降低 RBC 的活性。
储存温度也是影响 RBC 质量的关键因素。在 2 - 6°C 储存时，虽然能在短期内保证一定的输血效率，但由于在这个温度下 RBC 会发生明显的 “储存损伤（Storage Lesions）”，如三磷酸腺苷（Adenosine Triphosphate，ATP）和 2,3 - 二磷酸甘油酸（2,3 - Diphosphoglycerate，2,3 - DPG）水平降低、氧化应激增加、膜蛋白改变等，这些变化会损害 RBC 的活力和功能，使得这种储存方法的有效期较短。临床研究还发现，输注储存时间较长（>2 周，2 - 6°C）的 RBC，会增加患者术后并发症、感染的风险，甚至提高死亡率。
为了解决这些难题，陆军军医大学第一附属医院等机构的研究人员开展了一项极具创新性的研究。他们致力于开发一种改进的超冷却保存系统，以实现大体积（100ml）RBC 在商业聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，PVC）血袋中的长期保存。研究人员通过优化超冷却保存条件，成功地在 - 8°C 下将 RBC 悬浮液超冷却保存长达 63 天，且符合美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）的标准。
在这项研究中，研究人员用到了几个主要关键技术方法。首先，采用正交实验设计，系统评估石蜡油密封体积、储存温度、RBC 悬浮液体积、冷却速率、血袋放置角度和基板材料这六个关键因素对超冷却稳定性的影响，从而确定最佳保存条件。其次，通过将 PVC 血袋固定在刚性基板上，防止血袋变形破坏石蜡油封，确保超冷却环境的稳定。另外，利用多种生化检测和形态分析方法，评估 RBC 在保存过程中的各项指标变化。
研究结果如下：
- 优化超冷却保存条件增强 RBC 稳定性：通过正交实验发现，储存温度和 RBC 体积是影响冷冻频率的最显著因素。在最佳条件下，即使用 8ml 石蜡油封 100ml 的 RBC 悬浮液，缓慢冷却至 - 8.0°C，并垂直放置在监控冰箱中，可实现最低的冷冻频率，增强超冷却稳定性。同时，使用泡沫聚苯乙烯作为基板材料，能支持较慢的冷却速率，最小化温度波动，进一步降低冰核形成的可能性。
- 超冷却保存减少 RBC 的溶血和代谢降解：在 63 天的储存期内，超冷却保存组的溶血率显著低于对照组（0.76% vs 0.88%，p<0.05）。超冷却组还保持了较高的葡萄糖水平、较低的乳酸积累、更稳定的 pH 值、较高的 ATP 水平和较慢的 2,3 - DPG 浓度下降速度，表明超冷却保存能有效减缓 RBC 的代谢降解，维持其基本生化功能。
- 超冷却保存降低氧化应激并维持 RBC 膜完整性：超冷却保存的 RBC 中，活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）和丙二醛（Malondialdehyde，MDA）水平的增加明显低于对照组，抗氧化酶超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）和过氧化氢酶（Catalase，CAT）的活性在储存期间保持相对稳定。此外，超冷却组的 RBC 平均细胞脆性（Mean Cell Fragility，MCF）值较低，磷脂酰丝氨酸（Phosphatidylserine，PS）暴露减少，形态上保持典型的椭圆双凹形，表明超冷却保存能有效降低氧化应激，维持 RBC 膜的完整性。
- 超冷却保存的兔 RBC 表现出优异的体内输血质量：通过对新西兰白兔的体内输血研究发现，超冷却保存的兔 RBC 在关键储存间隔（14、21 和 28 天）的回收率显著高于传统储存的对照组。尽管在 35 天时，超冷却组的回收率降至 53.01%，但仍明显高于对照组，这表明超冷却保存能显著提高兔 RBC 的体内输血质量，增强其活力和功能。
研究结论和讨论部分指出，该研究开发的工程化超冷却保存系统为 RBC 的储存和输血医学带来了新的突破。它有效解决了传统 RBC 保存方法的诸多弊端，显著延长了 RBC 的储存寿命，减少了溶血、代谢降解和氧化应激，维持了 RBC 的膜完整性和功能，从而提高了输血的安全性和有效性。此外，该系统具有良好的可扩展性和与现有血库基础设施的兼容性，为其在临床中的广泛应用提供了可能。然而，研究也存在一些局限性，如人 RBC 的超冷却保存保质期仍有待进一步优化，且尚未在人体中测试超冷却保存 RBC 的回收率。未来需要进一步开展临床试验，验证其在人体输血中的安全性和有效性，同时探索更优化的保存方案，以推动输血医学的发展。这项研究成果发表在《Journal of Biological Engineering》上，为相关领域的研究提供了重要的参考和借鉴。
