Как сделать искусственную кровь химия

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 03.10.2024

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Судебно-медицинская экспертиза является важным практическим приложением аналитической химии. Именно с помощью метода качественного анализа можно восстановить картину преступления. Далеко не всегда красные пятна, обнаруженные на месте преступления, являются кровью.

Каким образом в действительности криминалисты идентифицируют кровь? Данный вопрос показался мне интересным и актуальным, заслуживающим детального рассмотрения. В данной исследовательской работе я предлагаю методику экспресс определения следов крови на ткани.

Цель работы: разработка экспресс метода для обнаружения крови на различных волокнах.

проанализировать состав крови;

подобрать методику для проведения качественного определения пятен крови;

провести эксперименты по обнаружению пятен крови на различных видах ткани, через разные временные промежутки;

сделать выводы и дать рекомендации по проблеме исследования.

Предмет исследования: качественное определение крови на различных видах волокон.

Объект исследования: кровь.

Гипотеза: при использовании определенных химических реактивов можно обнаружить за короткий временной промежуток следы крови. На качество обнаружения влияет давность пятна крови.

Методы: экспериментальный, литературный обзор, обработка полученных результатов.

Актуальность: следы крови часто свидетельствуют о совершении преступления. Важно использовать экспресс методику ее качественного обнаружения, чтобы ускорить процесс раскрытия совершенного преступления.

Даже при отсутствии видимых пятен крови, чувствительность экспресс-метода позволяет получать видимый результат. Не все химические реактивы, применяемые в настоящее время в криминалистике, доступны в обычной школьной лаборатории. Постараемся в ходе исследования подобрать наиболее доступные и эффективные вещества, дающие качественную реакцию на пятна крови независимо от видов волокон. Именно при своевременном обнаружении пятен крови на месте происшествия, сотрудники правоохранительных органов смогут рассчитывать на привлечение к ответственности виновников происшествия.

2. Основная часть.

2.1 Состав крови.

Кровь – это жидкость в организме человека, выполняющая жизненно важные функции. Еще в древности многие люди приписывали ей неимоверную силу. Кто-то приносил кровь в жертву богам, а кто-то именно кровью скреплял свои клятвы. Кровь состоит из плазмы и клеток. Клетки – это эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Основную роль крови играет плазма – прозрачная желтоватая солоноватая жидкость, которая состоит из воды и растворенных в ней веществ. При попадании в кровь различных возбудителей болезни, с ними борются не только лейкоциты, но и плазма крови, которая обеззараживает яд возбудителей. Защищают организм от повторного заболевания, образующиеся в плазме особые вещества, которые сохраняются в крови после болезни. [8].

Эритроциты – красные кровяные клетки, придающие крови красный цвет. Именно эти клетки выполняют самую важную функцию – переносят в потоке крови от легких ко всем тканям кислород, а от тканей к легким углекислый газ. Эритроциты образуются в костном мозге, смена эритроцитов проходит раз в 4 месяца. В одном кубическом миллиметре крови содержится до 5 миллионов эритроцитов. [3].

Лейкоциты – бесцветные мелкие кровяные клетки. Эти клетки борются с инфекциями, ядами, убивают микробов, проникающих в организм, также они выполняют функцию в освобождении организма от омертвевших клеток. Если бы отмершие клетки не уничтожались, то организм был бы отравлен продуктами распада, и жизнь стала бы невозможной. В 1 миллиметре крови здорового человека содержится около 8 тысяч лейкоцитов.

Тромбоциты – кровяные пластинки, которые отвечают за свертываемость крови при порезе, ранении. Остановить кровь – главная задача тромбоцитов. В 1 кубическом миллиметре крови человека содержится до 400 тысяч тромбоцитов. Количество тромбоцитов зависит от внешних факторов и воздействий, так, например, днем их больше, а ночью меньше. После тяжелой мышечной работы количество тромбоцитов и вовсе может увеличиться в 3 – 5 раз.

2.2 Значение крови.

Кровь доставляет клеткам кислород и выводит из них углекислый газ. Обогащение крови кислородом происходит через капилляры легких, где из крови вместе с выдыхаемым воздухом уходит углекислый газ. В процессе пищеварения происходит расщепление продуктов и образование из них веществ, которые легко усваиваются организмом. Эти вещества поступают в кровь и разносятся ею по всему организму. Кровь участвует в регуляции температуры тела. Прилив крови от внутренних органов в сосуды вызывает их покраснение, повышение температуры кожи и усиление теплоотдачи. Сужение кожных сосудов приводит к сохранению тепла внутри организма. Кровь выполняет защитную функцию, уничтожая микробы и различные чужеродные вещества.

2.3 Формы следов крови.

В практической работе судебно-медицинских экспертов широкое распространение получила классификация следов крови, предложенная Л. В. Станиславским. Он утверждает, что сначала нужно изучить отдельные элементы следов, а затем их сочетания. [3].

1.Элементарные следы - единичные следы, информирующие судмедэксперта о физических факторах, которые их сформировали.

Невпитывающая с наклоном

Поверхностное натяжение и явление смачивания

Щель между двумя невпитывающими поверхностями

Тяжесть и явление смачивания

Вертикальная или с небольшим наклоном

Вес крови, равный силе поверхностного натяжения по периметру отрыва

Следы образуются только ниже уровня отрыва капель

Трение и абсорбция

Общий термин для обозначения всякого рода следа, когда определение его вида затруднено из-за плохого освещения, нечеткости.

2. Сложные следы - следы, информирующие судмедэксперта о динамике их образования.

Лужи от натекания

Истечение крови без действий на нее

Четкие края, чистая периферия

Лужи с расплескиванием

Удары по луже или стекание крови с высоты

Лучеобразные ответвления у краев, множество брызг вокруг

Скольжение окровавленного тела

Полоса с продольной линейностью

Изменение первоначального положения поверхности

Направление некоторых или всех потеков отклоняется от вертикали

Следы струйного истечения

Движение обильно кровоточащего предмета на высоте

Извилистые полосы с фестончатыми краями

Свободно падающие капли

Скудное выделение крови с постоянной высоты

Группа следов капель одинакового размера.

Скудное выделение крови из раны при вертикальном положении тела

Следы капель имеют разные размеры и контуры

Брызги от фонтанирования

Цепочки брызг, в которых преобладают элементы одинаковых размеров, интервалы относительно равномерны

2.4 Обнаружение следов крови.

В 1995 году в Лос-Анджелесе, на судебном заседании, защита подсудимого прибегла к неожиданному трюку, заявив, что обнаруженные на вещественных доказательствах пятна крови, являются на самом деле следами кетчупа. Для того чтобы подобной ситуации не повторялось, современные криминалисты берут предварительные пробы на кровь. Поиск следов крови осуществляется при тщательном осмотре места происшествия, с помощью лупы. [3]. Предметы могут осматриваться с помощью ультрафиолетовых лучей.

1. Проба с трехпроцентной перекисью водорода, наносимая пипеткой на подозрительное пятно. Появление вспенивания указывает на возможное присутствие крови.

3. Проба с люминолом. Предварительно готовится рабочий раствор, состоящий из 1 литра дистиллированной воды, 5 г кальцинированной соды и 0,1 г люминола. Перед употреблением в него добавляют 50-70 г свежего 3 % раствора перекиси водорода. Раствор используют в течение нескольких часов.

4. Проба с применением ультрафиолетового облучения. Свежие следы в УФ свете имеют темно-коричневый цвет. Если в результате внешних факторов гемоглобин крови превращается в гематопорфирин, пятна крови при освещении их УФ лучами дают ярко-оранжевую колоризацию.

Сущность пробы заключается в том, что в реакции с незначительными количествами крови, раствор светится в темноте голубым светом. При повторном нанесении реактива возникает яркая вспышка. Реактив наносится на анализируемую ткань с помощью пульверизатора. Реакция сохраняет свою чувствительность и после попыток удаления крови (соскабливания, стирки с мылом или стиральными порошками, химчистки, проглаживания горячим утюгом) практических на любых материалах. Воздействие люминола не мешает последующему судебно-медицинскому исследованию крови. Анализ обнаруженных следов крови по их форме и месторасположению позволяет сделать вывод о том, как было совершено преступление, определить его тончайшие детали. Например, пятна и брызги могут помочь установить место нападения на потерпевшего, последовательность ранений, нанесенных преступником, действия жертвы после нападения.

2.5 Определение давности образования кровяного следа.

Тем не менее, данная методика не лишена довольно существенных недостатков, которые ограничивают ее использование в судебно-медицинской практике. Так, скорость диффузии ионов хлора в пятне крови подвержена значительным колебаниям, в зависимости от влажности окружающей среды, характера материала следонесущего предмета, размеров кровяного следа. Поэтому на современном этапе для определения возраста кровяных следов пользуются более достоверными методиками. [1].

Известно, что составляющие компоненты крови сами по себе и в силу внешних влияний претерпевают определенные циклические изменения. Прежде всего, это касается структуры гемоглобина, который с течением времени через ряд последовательных стадий преобразуется в гематопорфирин. Каждая из промежуточных фракций дегенеративного распада гемоглобина обладает своим собственным спектром поглощения, выявление которого возможно с помощью метода микроспектрального анализа. Таким образом, зная примерный срок образования каждой из фракций и характерный для нее спектр, можно ориентировочно судить о давности образования кровяного следа. [3].

3.1 Экспресс метод обнаружения пятен крови на ткани.

Выбор методики обусловлен скоростью протекания реакции, доступностью используемых реактивов. На основе цветной реакции окисления фенолфталеина, применяемой в судмедэкспертизе для выявления крови, попробуем провести экспресс – анализ на кровь в школьной лаборатории. Метод основан на окислении фенолфталеина перекисью (пероксидом) водорода, катализируемом гемогруппой гемоглобина крови. При этом раствор фенолфталеина за несколько секунд приобретает красный оттенок (при наличии крови).

3.1.1 Методика проведения экспресс-анализа на кровь.

Растворили 2 г фенолфталеина и 20 г гидроксида калия в 100 г дистиллированной воды.

Затем при перемешивании добавили 20 г порошка цинка до обесцвечивания раствора.

Основной раствор поместили в закрытую темную емкость с избытком цинка (это позволяет поддерживать фенолфталеин в восстановленной форме).

Раствор реагента приготовили разведением основного раствора этанолом в отношении 1:5.

Подготовили образец для проведения опыта.

Х/б тампоном растерли пятно на ткани, затем смочили его дистиллированной водой.

Через 30 секунд добавили две капли 3%- ного раствора пероксида водорода.

Появление розового цвета подтверждает наличие крови в анализируемом образце.

В качестве веществ, снижающих результативность экспресс-метода можно отметить: йод, ржавчину, медь, перманганат и дихромат калия, нитраты никеля и кобальта, способные окислять фенолфталеин. Помимо крови на ткани не было каких-либо растительных пероксидаз (ферментов), способствующих процессу разложения пероксида водорода, поэтому можно вести речь о получении абсолютно достоверного результата.

3.2 Эксперимент 1. Обнаружение пятен крови на х/б ткани.

При проведении экспресс-метода по обнаружению следов пятен на х/б ткани, чистоту эксперимента обеспечили путем проведения серии опытов с периодичностью 3 недели. Для сравнения использовали контрольный образец. Избирательность экспресс-метода подтвердили в эксперименте с пятном клюквенного морса. Результаты занесли в таблицу.

Таблица 1. Исходные образцы.

Образец после стирки в хол. воде

Образец после стирки в гор. воде

Образец через 3 недели

Образец с пятном морса

Таблица 2. Образцы х/б после проведения реакции на обнаружение следов крови.

Образец после стирки в хол. воде

Образец после стирки в гор. воде

Образец через 3 недели

Образец с пятном морса

Вывод: Рабочий раствор, выбранный для проведения экспресс – метода определения следов крови на х/б ткани, показал свою дееспособность.

3.3 Эксперимент 2. Обнаружение пятен крови на льняной ткани.

Таблица 3. Исходные образцы льняной ткани.

Образец после стирки в хол. воде

Образец после стирки в гор. воде

Образец через 3 недели

Образец с пятном морса

Таблица 4. Образцы льна после экспресс метода обнаружения следов крови.

Образец после стирки в хол. воде

Образец после стирки в гор. воде

Образец через 3 недели

Образец с пятном морса

Вывод. В результате эксперимента удалось установить, что экспресс методика подходит для определения следов крови на льняной ткани.

3.4 Эксперимент 3. Обнаружение пятен крови на синтетической ткани.

Таблица 5. Исходные образцы синтетической ткани.

Образец после стирки в хол. воде

Образец после стирки в гор. воде

Образец через 3 недели

Образец с пятном морса

Таблица 6. Образцы синтетической ткани после проведения качественной реакции на обнаружение следов крови.

Образец после стирки в хол. воде

Образец после стирки в гор. воде

Образец через 3 недели

Образец с пятном морса

Вывод. В результате проведенного эксперимента установили эффективность экспресс метода для определения следов крови на синтетической ткани.

Гипотеза, поставленная в исследовательской работе, подтвердилась частично. Выбранная экспресс методика (в подобранном соотношении веществ) подходит для качественного обнаружения следов крови на любых видах волокон (натуральных, синтетических).

Независимо от происхождения волокон, скорость протекания качественной реакции оказалась одинаковой. Лучший визуальный результат после проведения экспресс методики дал образец синтетической ткани.

Рабочий раствор сохранил чувствительность на обнаружение пятен крови на всех видах тканей и через три недели. Зависимости между сроком давности пятна крови и чувствительностью рабочего раствора, установить не удалось.

Применение экспресс метода позволит не только криминалистам, но и ученикам профильных (медицинских) классов оперативно определять наличие следов крови на ткани.

4.2 Рекомендации по работе.

Если на поверхности ткани, кроме следов крови присутствуют другие вещества, также можно с помощью выбранного рабочего раствора провести качественное обнаружение следов крови. Специфичность рассмотренного метода можно повысить, если учесть, что многие неорганические окислители меняют окраску рабочего раствора фенолфталеина еще до добавления Н2О2, а растительные пероксидазы дезактивируются при нагревании до 100С, тогда, как гемоглобин сохраняет при этой температуре каталитическую активность.

Для обнаружения старых пятен крови рекомендуем воспользоваться методом исследования в ультрафиолетовых лучах. Он позволяет обнаруживать даже те пятна крови, которые подверглись размыванию (гемоглобин перешел в пигмент гематопорфирин).

5. Библиографический список.

1. Виноградов И. В., Гладких А. С., Крюков В. Н., Красовская Е. А., Соседко Ю. И., Томилин В. В. Судебно-медицинская экспертиза: Справочник для юристов. М., 1985

2. Крюкова М., Судебная медицина. Учебник для студентов медвузов, 1990

3. Пальма М. Судебная медицина. Курс лекций.

4. Попов В. Л. Судебная медицина: Учебник. Л., 1985 .

5. Попов В. Л. Судебно-медицинская экспертиза: Справочник. С.-Петербург, 1997

6. Самищенко С. С. Судебная медицина (учебник для юридических вузов). М., 1996

7. Самищенко С.С. Судебная медицина: Учебник для юридических вузов. OCR Палек, 1998

8. Сонин Н.И., Сапин М. Р. Биология. Человек. Учебник для 8 класса.: М., Дрофа, 2012. – 288 стр.

Это изобретение называли последней трагедией советской науки. Препарат перфторан, который журналисты окрестили "голубой кровью", спас не одну жизнь. Всего пары флаконов было достаточно, чтобы поднять на ноги умирающего. Но ничего хорошего своему создателю Феликсу Белоярцеву перфторан не принёс. Он заплатил за него жизнью.

Коллаж © LIFE. Фото © ТАСС / Акимов Николай, © Команда 29

Наперегонки с миром

В 1970-х годах перед советскими учёными остро встал вопрос создания искусственной крови. Донорская кровь не хранилась долго, участились случаи заражения через неё гепатитом, а в США появилась новая болезнь — СПИД.

Перед миром стояли новые вызовы: в случае техногенных катастроф, землетрясений или ядерного конфликта выживание раненых зависело от запасов донорской крови. В этих условиях создание её заменителя становилось чрезвычайно важной задачей, решить которую раньше соперников — США и Японии — было делом чести. За рубежом искусственную кровь пытались сделать на основе перфторированных углеродов, которые могли с лёгкостью переносить большое количество кислорода, то есть выполняли основную функцию крови. Но у американских и японских исследователей наступил кризис. Все подопытные животные погибали от закупорки сосудов. В СССР за разработку принялась группа учёных из города Пущина под руководством профессора Феликса Белоярцева, которому в те годы пророчили блестящее будущее.

Фото © Getty Images / Fox Photos / Hulton Archive / Getty Images

Белоярцев был потомственным врачом, медициной был увлечён с юности, ещё студентом начал ассистировать отцу-хирургу. После окончания Астраханского медицинского института работал сельским врачом, потом ушёл в науку. В 1975 году в возрасте 34 лет защитил докторскую степень по анестезиологии. Работая в НМИЦ ССХ имени А.Н. Бакулева, стал первым, кто в СССР для спасения жизни пациента применил метод оксигенации — обогащения крови кислородом вне лёгких — и занимался проблемами "жидкостного" дыхания, когда вместо воздуха человек дышит жидким перфторуглеродом.

Белоярцев стал настоящим фанатом исследований. Работал круглосуточно, то и дело ездил в Москву — то выбивал необходимое оборудование, то на собственные деньги и деньги коллег покупал его и вёз обратно в Пущино. Работал не один, с командой исследователей, среди которых были биофизик Сергей Воробьёв и биохимик Евгений Маевский.

Уже в 1982 году на съезде биофизиков он заявил, что препарат есть. Приезжавшие в Пущино коллеги могли видеть живого кролика, кровь которого была заменена на перфторан, а по двору института гуляла собака, 70% крови которой было заменено перфтораном; через полгода она родила здоровых щенков.

Туалетная ингаляция и коктейли из крови. Крупнейшие ошибки людей в борьбе с чумой, испанкой и Эболой

Ещё до получения разрешения на клинические испытания перфторан был опробован на человеке. Случилось это из-за трагедии: в Москве на глазах у прохожих троллейбус сбил пятилетнюю девочку Аню Гришину. Ребёнка доставили в Филатовскую больницу, но девочка была обречена — множественные переломы, огромная потеря крови. К тому же врачи по ошибке перелили ей донорскую кровь другой группы, что осложнило ситуацию.

И тогда врачи во главе с замминистра здравоохранения СССР профессором Исаковым вспомнили о перфторане. Белоярцева вызвали в Москву, попросили привезти лекарство. Уже после второго флакона состояние девочки стабилизировалось, она выжила. А Белоярцев после множества удачных экспериментов над животными получил разрешение на исследование перфторана на людях.

Флаконы с препаратом поступили в госпиталь Бурденко, Военно-медицинскую академию имени Кирова, НМИЦ хирургии имени А.В. Вишневского и Институт трансплантологии. Было спасено около двухсот тяжело раненных солдат из Афганистана. Кроме этого, выяснилось, что с помощью перфторана можно проводить операции на "сухом" сердце, долго сохранять донорские органы, лечить анемию, болезни лёгких, инфекционные поражения.

Белоярцева погубила зависть? Почему же русским удалось создать действующий препарат?

Фото © Hulton Archive / Getty Image

Позже выяснилось, что за рубежом из перфторуглеродов (ПФУ) делали эмульсию, но её частицы были слишком велики и не могли проникать в капилляры. Белоярцев же сделал ставку на самый малый размер частиц эмульсии. Размер эритроцита составляет семь микрон, а размер частицы ПФУ в перфторане был равен 0,1 микрона. При кровопотере кровеносные сосуды спадались. И только крохотные частицы перфторана могли в них проникать. За крохотным ручейком перфторана, который нёс в травмированные ткани живительный кислород, в сосуды начинала проникать и кровь самого пациента. Человек выздоравливал.

Сам перфторан быстро выводился из организма через лёгкие — просто испарялся с дыханием.

По данным журнала "Химия и химики" (№ 1 за 2009 год), для приготовления особой эмульсии требовалась и особая аппаратура. Её делал по частному заказу Белоярцева один умелец из Черноголовки, брал дорого и только наличными. С этого-то и начались проблемы Феликса Белоярцева. Впрочем, не только с этого.

От древнеримской чумы до свиного гриппа: 10 самых страшных пандемий в истории человечества

В 1985 году коллектив Белоярцева был выдвинут на соискание Государственной премии СССР. Согласно условиям выдвижения, в коллективе должно было быть не более 12 человек, а лауреатами могли стать только трое. Поэтому на лауреатство были выдвинуты основные создатели лекарства: Феликс Белоярцев, Евгений Маевский и Бархан Исламов. Возможно, это обидело кого-то из коллектива, кого не включили в основные списки. И тогда в обком, в ОБХСС и медицинские институты посыпались анонимные доносы.

Белоярцева обвиняли во всех мыслимых грехах: дескать, учёный испытывает лекарство на умственно неполноценных людях, которые умирают пачками, препарат имеет кучу недостатков и побочных действий, а Белоярцев — вредитель. Он вымогает у подчинённых деньги, на которые строит себе роскошную дачу.

Первая же партийная комиссия, выехавшая в Пущино, выявила ряд недостатков — в лаборатории была "плохо поставлена политическая работа" с сотрудниками, не проводилась политучёба, учёные не принимали участие в деятельности местной партийной и комсомольской ячеек. Затем в лабораторию нагрянули следователи ОБХСС, а позже подключились сотрудники КГБ. Начались многочасовые изматывающие допросы, изъятие научной документации, что сделало невозможным продолжение работы. Следователи начали выдвигать абсурдные обвинения, говорили, что Белоярцев продаёт на сторону спирт из лаборатории, возбудили уголовное дело. Учёные схватились за голову. Больше всех доставалось Белоярцеву: из энергичного, горящего новыми идеями человека под давлением следователей он превратился в разочарованного неудачника и опустил руки.

Последней каплей стал многочасовой обыск дачи — старенького деревянного дома, в котором Белоярцев не бывал годами. Учёный устало смотрел, как беспардонные люди роются в его вещах, а когда обыск окончился ничем, попросил разрешения заночевать здесь же, на даче. Следователи уехали. Наутро Белоярцева нашли повешенным. Исследования перфторана были прекращены.

Ищи, кому выгодно

Кто же довёл учёного до петли? Версий было несколько. Согласно одной из них, Белоярцев вступил в конфликт с сотрудником КГБ, устраивавшим в Пущине оргии в одной из квартир только что сданного дома, в котором квартиры получили и учёные. Тот поклялся отомстить Белоярцеву и сделал это.

Согласно второй версии, удар предназначался не Белоярцеву, а его учителю — директору Института биофизики Генриху Иваницкому, который заступился за Белоярцева и вылетел из кресла.

Третья версия вела к вице-президенту АН СССР Юрию Овчинникову, которого подозревали в инициации травли. У академика действительно были в руках все нужные рычаги — связи в КГБ и в других силовых структурах. Возможно, Овчинников не смог смириться с тем, что уникальный препарат изобрели рядовые учёные в какой-то далёкой лаборатории, а не академики.

После смерти учёного Генрих Иваницкий инициировал новое расследование, чтобы выяснить правду о смерти Белоярцева, но ничего не добился. Следователи считали, что учёный покончил с собой, а дело закрыли из-за смерти подозреваемого. Разумеется, никто и никогда не искал возможного следа зарубежных спецслужб. А ведь учёные США считались прямыми конкурентами Белоярцева, а правительство этой страны было напрямую заинтересовано в прекращении испытаний препарата.

Сейчас самое время?

Имя Белоярцева было очищено от клеветы только после распада СССР, а в 1999 году изобретатели искусственной крови были удостоены премии Правительства РФ.

Однако на судьбу самого перфторана это никак не повлияло, несмотря на то что во всём мире препарат был признан лучшим кровезаменителем.

В 1990-е разработки препарата оказались во владении некоей коммерческой фирмы, которая просто свернула их. Российские энтузиасты сумели изобрести новую формулу перфторана — перфторан-плюс ("Фторэмульсия III"), однако довести до конца исследования не смогли — не хватило средств. В 2004 году в США был изобретён другой заменитель крови, а фармкомпаниям конкуренты были не нужны.

Тем не менее с 1998 года перфторан есть у военных РФ. Известно, что врачи МЧС в 2006 году использовали его, когда в Кузбассе на одной из шахт произошёл взрыв. Все шахтёры, которым был введён перфторан, выжили.

Сегодня о перфторане снова заговорили рядовые врачи. Главный вопрос, который интересует всех, кто знает о лекарстве: может ли препарат спасти людей, больных коронавирусом? Некоторые врачи считают, что может, ведь вирус атакует эритроциты, заставляет кровь сворачиваться. Перфторану никакие эритроциты не нужны, он проникает в повреждённые ткани и снабжает их кислородом. Вполне возможно, что препарат может стать настоящей палочкой-выручалочкой во время эпидемии коронавирусной пневмонии, но — парадокс! — "наверху" почему-то о нём опять никто не вспоминает.

Искусственная кровь — давняя и всё еще недостижимая мечта медиков, однако советский исследователь Федор Белоярцев, открыв перфторан, приблизился к ее воплощению ближе других. Почему новый препарат начал спасать жизни, но так и не вошел в медицинскую практику и из-за чего глава исследовательской группы покончил с собой? Рассказывает Зоя Андреева.

История перфторана

В конце 1970-х годов СССР вступил в афганскую войну. Почти сразу стало не хватать донорской крови. И так редкая, в полевых условиях она часто подвергалась заражениям и портилась — и без того ослабленные солдаты нередко получали в довесок гепатит. В острых случаях приходилось использовать так называемую жидкость Петрова — донорскую кровь, разбавленную в десять раз физиологическим раствором. Она спасала, но полноценной заменой служить не могла. Советское правительство отреагировало быстро, поставив Академии наук задачу — создать искусственный заменитель крови.

Ученые Института биофизики решили взять за основу перфторановую эмульсию. Еще в 1966 году американская ученая Лиленд Кларк поместила мышь в аквариум, наполненный перфторэмульсией. К удивлению общественности, мышь задышала — эмульсия обеспечивала ее кислородом в нужном количестве. Оказалось, что растворимость кислорода в перфторановых жидкостях крайне высока — из-за многочисленных молекулярных пустот, в которые встраиваются молекулы газа. Чуть позже мышь всё же погибла, но не от недостатка кислорода, а от перенапряжения дыхательной мускулатуры: чтобы дышать эмульсией, ей пришлось напрягаться больше обычного.

Ближе всего подобрались японцы, но и у них получившаяся эмульсия не прошла комиссию по безопасности — частицы эмульсии были настолько велики, что закупоривали сосуды, вызывая аналог жировой эмболии. И хотя идея подобного рода препаратов висела в воздухе, на протяжении долгих лет они оставались не более чем идеей.

В Союзе за дело взялись директор Института биофизики Генрих Романович Иваницкий и доктор наук Феликс Федорович Белоярцев, а еще группа из 120 биохимиков, биофизиков, физических химиков и многих других, без которых эта работа была бы невозможна. Советские ученые, изучив возможности перфторановых эмульсий и обратив внимание на неудачи иностранных коллег, создали препарат из совсем маленьких частиц. Они были настолько малы, что проходили даже в самые узкие капилляры, обеспечивая кислородом все ткани.

Новое дело врачей

8 марта 1982 года в Москве пятилетняя Аня Гришина неудачно выбежала на дорогу и попала под троллейбус, получив множество переломов и острую кровопотерю. Скорая помощь отреагировала быстро, девочку доставили в ближайшую больницу, но крови ее группы в банке больницы не было. Состояние ухудшалось, начался некроз тканей, мама девочки Татьяна уже подписала документы, необходимые для ампутации. В попытках спасти ребенка предприняли последний рывок — поместили ее в отделение реанимации Филатовской детской больницы.

Виктор Михельсон, главный детский специалист по анестезиологии и реаниматологии, возглавляющий врачебный консилиум, был знаком с разработанным Институтом биофизики перфтораном и, пользуясь связями, выписал в Филатовскую больницу несколько ампул. Проблема состояла в том, что препарат еще не был допущен к испытаниям на людях, хотя почти 3000 экспериментов на животных показали замечательные результаты. Действуя на свой страх и риск, врачи совместно с учеными ввели ребенку препарат — и состояние девочки стабилизировалось в кратчайшие сроки. Девочка была спасена. Ни она, ни ее родители тогда так и не узнали, что препарат, использованный для ее спасения, был нелицензированным.

Может быть интересно

Тогда же перфторан отправили в Афганистан. И даже там, в адских условиях, препарат на ура справлялся с самыми сложными случаями. 26 февраля 1984 года Фармкомитет СССР, приняв во внимание всю информацию о препарате, дал разрешение на клинические испытания. Дело шло к Государственной премии и окончательной сертификации препарата. И тут что-то пошло не так.

На Белоярцева написали несколько доносов. Поползли слухи об экспериментах на детях-сиротах — так неизвестно в каких целях переиначили историю о девочке Ане. Несмотря на достоинства перфторана, журналисты стали кричать о погибших в Афганистане при переливании солдатах.

Началась спланированная информационная атака, и Академия наук запретила препарат к испытаниям и лицензированию. Через два года после спасения Ани газеты стали писать о новом деле врачей.

Травля

По факту доносов на Белоярцева завели дело. Ему не предъявили несанкционированное использование препарата или что-то другое, связанное с перфтораном, — основным обвинением была растрата средств института, которые с точки зрения следствия шли на собственные нужды ученого. Сообщали, что Белоярцев не выплачивал часть зарплаты сотрудникам группы.

Не то чтобы это было полностью неправдой. Но, как и во многих других случаях, следствие использовало эдакую полуправду: Белоярцев действительно убедил сотрудников отдавать часть премий в фонд развития проекта — из него потом брали средства на покупку техники.

Но вердикт следствия был однозначным: отбирал часть зарплаты у подчиненных. Зачем? Чтобы устраивать кутежи и банкеты. Доказательств кутежей и банкетов не было, зато были новые приборы, на которых велась работа. Но ни то ни другое никого не смутило.

Тут нужно сделать еще одну оговорку: по воспоминаниям сотрудников и друзей, у Белоярцева был чудовищно тяжелый характер. С ним действительно было трудно работать, и договоренность об отдаче премий могла усугубить отношение к нему некоторых подчиненных. Всё это могло вылиться в доносы. Но только доносы вряд ли бы серьезно помешали человеку, делающему потенциально полезный для государства продукт. Значит, было что-то еще. Что именно — спорят до сих пор. Кто-то говорит о банальной зависти, кто-то о происках конкурентов: параллельно с группой Белоярцева разработкой заменителя крови занимался Институт гематологии.

В октябре 1985 года проект официально заморозили. Белоярцева сняли с должности заведующего лабораторией и отстранили от научной деятельности.

17 декабря 1985 года на дачу Белоярцева снова пришли с обыском. На этот раз по еще одному доносу: кто-то из коллег сообщил следователям, что ученый делает на даче ремонт, расплачиваясь с работягами украденным из лаборатории спиртом.

На следующее утро доведенного до отчаяния Белоярцева нашли в петле. Он оставил небольшую записку, в которой упоминались самые дорогие для него люди — жена и сын:

Феликсу Федоровичу было 44 года.

Судьба перфторана

После гибели идейного вдохновителя научной работы следственный процесс разгорелся с новой силой. Уголовные дела завели и на коллег Белоярцева. В газетах выходили скандальные материалы, в институт ежедневно приходили следователи, мешая работать и выискивая несостыковки в лабораторных журналах.

Благодаря стараниям коллег Белоярцева следствие окончательно прекратили в 1991 году, а в 1996-м даже допустили перфторан до использования. В основном его применяли в экстренной медицине.

Перфторан активно используется в ветеринарии и медицине, хотя новейшие эксперименты подвергли сомнению некоторые из его свойств. В частности, безопасность: уже в начале века стали появляться статьи, отмечающие серьезное влияние перфторуглеродных препаратов на стабильность клеточной структуры.

Сообщалось также о снижении иммунного ответа после приема перфторана. Несмотря на это, исследования его эффективности идут до сих пор. В основном он применяется в хирургии, часто — в комбинированной терапии. Его эффективность была показана во многих исследования (в частности, обзор, посвященный в том числе эффективности перфторана, вышел в 2020 году), однако следует учесть, что большинство исследований проводятся только в России и Мексике. В Штатах аналогичный препарат, уже под другой торговой маркой, только готовится к клиническим испытаниям.

Неожиданный интерес возник к перфторану за последний год, это объясняется эпидемией COVID-19. Известно, что основной проблемой, с которой сталкиваются пациенты, является кислородная недостаточность. И здесь некоторые врачи вспомнили о перфторане, частицы которого настолько мелки, что проходят через самые маленькие капилляры, обеспечивая доступность кислорода для всех тканей организма.

Постскриптум

Множество стилистов и визажистов применяют фейковую кровь для придания образу реалистичности, особенно накануне Хэллоуина. Что может ещё лучше добавить ужаса в ваш образ, как очень много липкой и бордово-красной крови? Мы собрали очень много рецептов и подготовили ответ на вопрос: как сделать искусственную кровь своими руками быстро и без заморочек.

Вы сможете использовать ингредиенты, которые есть на вашей кухне, чтобы создать правдоподобную искусственную кровь. В статье мы расскажем как сделать искусственную кровь в домашних условиях с использованием кукурузного сиропа или сахарной пудры. Также можно получить более натуральную консистенцию, для приготовления которой используется мука, утолщаясь, при остывании.

Искусственная кровь из кукурузного сиропа

Для изготовления искусственной крови своими руками из кукурузного сиропа вам потребуется: краситель красного цвета — 2 ст. л, фруктовый сок красного цвета — около 120 мл., кукурузный сироп — около 300 грамм, по одной столовой ложке шоколадного сиропа или какао порошка и кукурузный крахмал.

Смешайте все ингредиенты сразу, до однородной консистенции. Закройте блендер примерно на 30 секунд, за это время все ингредиенты объединяться и образуют однородную смесь. Вы можете смешивать в 2 этапа по 15 секунд для лучшего растворения. Если у вас нет блендера, используйте большой кухонный комбайн.

Отрегулируйте цвет. Откройте блендер и наберите в ложку поддельную кровь, чтобы оценить оттенок цвета. Полейте часть “сиропа” на белое бумажное полотенце, чтобы получить представление о цвете. Можно подкорректировать цвет, добавив побольше красителя, какао или шоколадного сиропа. К примеру, краситель следует добавлять если оттенок бледноватый, а если же цвет наоборот, слишком яркий, следует добавить больше шоколада или какао.

Подумайте об объёме. Если хотите чтобы получилась объёмная поддельная кровь (это добавит больше естественности), добавьте в 2 раза больше кукурузного сиропа. При этом вам может потребоваться ещё краситель, так как консистенция разбавится.

Имитация крови из сахарной пудры

Чтобы сделать имитацию крови похожую на настоящую всего лишь из сахарной пудры вам потребуется:

Сахарная пудра в количестве 450 грамм
Краситель красного цвета (пищевой) — 2 ст.л.
Какао — 1 ст.л.
Вода — 240 мл. или 1 стакан

Сначала смешивайте воду и пудру примерно тридцать секунд. Вам может понадобиться режим пульсирования, чтобы разбить большие куски. Пудра должна полностью раствориться в воде.

Залейте две столовые ложки красителя, закройте крышку и смешивайте до тех пор, пока краситель не будет размешан однородно. Затем насыпьте одну ложку какао о снова тщательно перемешайте. Оно поможет смеси немного загустеть и предаст красному цвету более реалистичный оттенок.

Снимите крышку и наберите немного смеси в ложку. Накапайте её на бумажное полотенце, чтобы лучше понять, как выглядит цвет. Чтобы получить нужный вам оттенок, накапайте больше красителя или наоборот — какао, чтобы получить нужный вам оттенок.

Вы можете наполнить пластиковую бутылку, и хранить её в холодильнике до лучших и весёлых времен. Именно пластиковую, чтобы легче вылить на себя, так как масса загустеет.

Ненастоящая кровь из муки

Ненастоящую кровь можно сделать совсем настоящей по внешнему виду! Никто даже не определит, что вы используете фальшивую кровь, ведь она будет очень объёмной. Для этого вам потребуется:

Мука — 1 ст.л.
Вода — 1 стакан (240 мл)
Пищевой краситель (красный) — 2 ст.л.

Возьмите маленькую кастрюлю и влейте в нее 1 стакан воды. Добавьте 1 столовую ложку муки в воду и взбейте смесь, чтобы разбить все куски. Вам нужно растворить муку в воде. Если у вас нет венчика, вы можете использовать вилку, чтобы быстро размешать воду и муку.

Нагрейте смесь. Поверните переключатель на максимальный огонь, и держите кастрюлю пока вода с мукой не начнут кипеть. Затем убавьте огонь до среднего или низкого, чтобы уменьшить кипение. Прокипятите смесь в течение 30 минут. Выключите огонь и дайте остыть. Приготовление такой смеси сделает вашу поддельную кровь объёмной.

Охлаждённую смесь разбавьте красителем и тщательно перемешивайте краску до тех пор, пока цвет не будет полностью однородным. Вы можете добавить больше красителя для более яркого оттенка крови.

Химический порез — йод и спирт

Бутафорская кровь из свеклы и желатина

Для изготовления бутафорской крови можно использовать простые и дешевые ингредиенты — свеклу и желатин (можно заменить крахмалом). На литр воды используйте около 15 грамм желатина, хотя по инструкции требуется 25, иначе вы получите слишком густую консистенцию. Желатин не нужно размешивать тщательно, так как сгустки будут добавлять ещё большей реалистичности.

Свеклу натрите на очень мелкой тёрке и поместите в кастрюлю. Залейте воды так, чтобы над пюре было около сантиметра воды. Варите минут 5-7 на медленном огне, а затем процедите через марлю. Остаётся смешать желатин со свекольным соком и ваш грим готов!

Рецепт фейковой крови из гуаши и растительного масла

Если требуется фейковая кровь в виде не засыхающей жидкости для нанесения на лицо, то воспользуйтесь смесью гуаши с растительным маслом или глицерином. Начните с небольшой капли красок и добейтесь нужной консистенции постепенно. Отрегулировав цвет, ещё раз тщательно перемешать. Такая кровь легко смывается и смотрится очень реалистично, например как дополнение вампирского костюма. Не рекомендуем наносить такую кровь на одежду, так как она тяжело смывается.

Сегодня существует два варианта производства искусственных клеток крови — это клетки крови, выращенные в пробирке, или полностью искусственные объекты с функциями клеток крови.

Проблема в стоимости и производительности: сейчас производительность этого метода стремится к нулю, а стоимость является совершенно заоблачной. Кроме этого, существуют большие сомнения в том, насколько эти тромбоциты являются настоящими: получаются клетки, похожие на тромбоциты, но in vitro очень сложно воспроизвести весь процесс созревания настоящего тромбоцита.

Есть работы, которые показывают, что эти клетки по тем или иным пунктам не совпадают с нормальными тромбоцитами, поэтому получается, что, с одной стороны, производство искусственных тромбоцитов из стволовых клеток в долгосрочной перспективе является очень привлекательным путем, который может дать идеально совместимые и полноценные тромбоциты, но, с другой стороны, этот путь очень и очень далекий, хотя и принципиально работающий.

Кроме выращивания тромбоцитов из стволовых клеток есть варианты изготовления совершенно искусственных тромбоцитов. Обычно это липидные микросферы или белковые нанокапсулы, в которых есть набор белков, обеспечивающих функции, похожие на тромбоцитарные. Такие объекты могут формировать агрегаты с тромбоцитами и перекрывать раны.

Прототипы таких искусственных тромбоцитов существуют уже около 15 лет, некоторые из них доходили до второй стадии клинических испытаний, но пока что не пробились в клиническую практику. Однако эта технология в самое ближайшее время может дать вполне реальный продукт; сейчас идет соревнование между несколькими ведущими компаниями, создающими разные варианты таких тромбоцитов.

Скорее всего, он в любом случае будет в чем-то проигрывать настоящим тромбоцитам, так как у него почти наверняка отсутствуют какие-то функции полноценных клеток, которые активно участвуют и в регенерации, и в иммунитете. Но он сможет останавливать кровотечения, и это главное. Это будет очень удобная для применения вещь — что-нибудь вроде порошка в банке, который может стоять на полке, а при необходимости разводиться водой и переливаться, например, в экспедициях, в военно-полевых условиях, при глобальных катастрофах без необходимости проверять совместимость или иметь под рукой сложное оборудование.

Пожалуй, тромбоциты — самый интересный, востребованный и реальный объект с точки зрения создания искусственных клеток крови в любом смысле. Хуже всего дело обстоит с лейкоцитами. Иммунитет — это сложная система, которую мы пока не умеем наладить с нуля. Создание полностью искусственного аналога для лейкоцитов, как обсуждалось выше для тромбоцитов и эритроцитов, пока кажется фантастикой — точнее, аналогов, ведь типов лейкоцитов много, у каждого из них сложные функции.

Производство лейкоцитов из стволовых клеток кажется чуть более реалистичным, и работы в этом направлении идут. Полноценные нейтрофилы научились делать больше 10 лет назад. Но здесь очень много препятствий: надо уметь производить в достаточном количестве каждый из типов, а затем обучить эти клетки не атаковать хозяина. Теоретически эти проблемы могут быть решены, но сложности тут более серьезные, чем с тромбоцитами. В настоящее время недостаток лейкоцитов стараются лечить препаратами, стимулирующими их развитие. В краткосрочных случаях можно пойти на риски использования лейкоконцентратов, а в тяжелых случаях иммунодефицитов (или когда проблема не только с количеством клеток, но и с наличием в них дефектов) приходится идти на пересадку костного мозга.

Михаил Пантелеев, доктор физико-математических наук, профессор кафедры медицинской физики физического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, заведующий лабораторией клеточного гемостаза и тромбоза ФНКЦ ДГОИ им. Д. Рогачева .

Читайте также: