聚(2-乙基-2-噁唑啉)共价修饰的聚合无基质血红蛋白纳米颗粒作为红细胞替代物的开发与应用

针对血红蛋白(Hb)基氧载体(HBOC)存在的免疫原性和氧化失活问题，研究人员开发了具有核壳结构的POx-SFHbNP纳米颗粒。该材料以聚合无基质血红蛋白(SFHb)为核、聚(2-乙基-2-噁唑啉)(POx)为壳，保留微量过氧化氢酶(Cat)活性，在50%失血性休克大鼠模型中实现100%复苏成功率，为新一代红细胞(RBC)替代物开发提供了新思路。

　　

在急救医学和临床输血领域，开发安全有效的红细胞替代物一直是重大科学挑战。传统血红蛋白(Hb)基氧载体(HBOC)虽经数十年研究，仍面临诸多瓶颈：聚乙二醇(PEG)修饰导致的抗体产生、铁离子氧化失活引发的功能丧失、以及血管收缩等不良反应。这些问题严重制约了HBOC的临床应用，特别是在战创伤救治和血源短缺情况下的应急使用。

日本中央大学（Chuo University）的研究团队创新性地将两种技术策略相结合：利用核壳纳米结构保留天然抗氧化酶活性，同时采用新型聚合物聚(2-乙基-2-噁唑啉)(POx)替代传统PEG进行表面修饰。这种名为POx-SFHbNP的纳米颗粒直径约30nm，每个颗粒包含约10个Hb分子和50条POx链，其独特设计既解决了PEG化制剂的免疫原性问题，又通过内源性过氧化氢酶(Cat)维持了Hb的携氧功能。相关成果发表在《European Polymer Journal》上。

研究采用三大关键技术：1）通过切向流过滤(TFF)从SPF级猪红细胞中分离无基质血红蛋白(SFHb)；2）原子力显微镜(AFM)和动态光散射(DLS)表征纳米颗粒形貌；3）建立大鼠50%失血性休克模型评估复苏效果。实验团队特别优化了制备工艺，使终产物能保留具有抗氧化作用的Cat酶活性。

【Synthesis and structural characterization】部分揭示，POx-SFHbNP的氧亲和力(P₅₀=9 Torr)高于天然Hb，这种特性反而有利于向缺氧组织供氧。电镜显示纳米颗粒形态均一，体外实验证实其能在H₂O₂环境中保持稳定。

【Material and apparatus】章节详细说明，采用分子量5kDa的POx进行修饰，其低粘度特性克服了高浓度Hb溶液粘度过大的问题。相比团队此前开发的人血清白蛋白(HSA)包被版本，新制剂消除了物种特异性限制，可拓展至宠物医疗领域。

最引人注目的发现来自动物实验：在致命性失血模型中，POx-SFHbNP复苏组2小时存活率达100%，血压和心率迅速恢复正常。血清生化分析显示，该制剂对肝肾功能无不良影响，其安全性显著优于传统HBOC。

这项研究的突破性在于：首次将POx的表面修饰优势与纳米颗粒的抗氧化保护功能完美结合。POx-SFHbNP不仅规避了PEG制剂的加速血液清除(ABC)现象和肾空泡化风险，其30nm粒径设计还避免了网状内皮系统的快速清除。从转化医学角度看，该成果为开发"通用型"血液替代品提供了新范式，既能满足急诊医疗的迫切需求，又为动物医疗开辟了新途径。研究人员特别指出，保留的Cat酶活性使该制剂具备持续抗氧化能力，这是区别于现有HBOC的核心竞争优势。