Děsí vás pohled, nebo dokonce myšlenka na krev? V tom případě tento nemusí být pro vás. Pokud ne, nebo chcete-li se odvážit, dozvíte se více o krvi a prostředcích, jak s ní zacházet, na konci tohoto článku.
Složky krve
Lidská krev přebírá roli transportu kyslíku a živin v těle a pomáhá bojovat s infekcemi a regulovat naši teplotu. Průměrný dospělý člověk, který tvoří 7–8 % tělesné hmotnosti, nosí v těle přibližně 5 až 6 litrů krve. Má čtyři hlavní složky: plazmu, což je kapalná část; červené krvinky, které přenášejí živiny; bílé krvinky, které bojují proti infekci; a krevních destiček, což napomáhá srážení krve.
Když se krev odstředí v odstředivce, rozdělí se do tří odlišných vrstev na základě hustoty: plazma (nejlehčí, horní žlutá kapalina), tenký Buffy Coat (střední vrstva bílých krvinek a krevních destiček) a husté červené krvinky (nejtěžší spodní vrstva). | Fotografický kredit: Alan Sved / Wikimedia Commons
Pokud je ve vašem okruhu někdo, kdo daruje krev nebo jakoukoli její složku, možná vám řekl, jaká doba použitelnosti se u jednotlivých složek liší. Zatímco červené krvinky vydrží v chladničce až 42 dní, plazma může být skladována až rok, nebo i déle. Krevní destičky jsou však skladovány při pokojové teplotě a musí být použity během 5-7 dnů, což vyžaduje časté dary od ochotných dobrovolníků.
Nebýt výzkumu biochemiků Stuarta Mudda a Earla Flosdorfa, věda kolem krevní transfuze – lékařského postupu, při kterém se krev nebo její složky podávají přímo do pacientova krevního oběhu – možná není tam, kde je dnes. Neboť to bylo jejich úsilí, které vyústilo v proces výroby sušeného lidského krevního séra – techniky, která byla poprvé vyčerpávajícím způsobem použita během druhé světové války.
Jejich spolupráce
Mudd, rodák z Pensylvánie, USA, pocházel z lékařské rodiny. Jeho otec byl chirurg a doktorát získal na Harvardské lékařské fakultě v roce 1920. Poté, co v roce 1929 nastoupil na fakultu Pensylvánské univerzity, založil a od roku 1931 až do svého odchodu do důchodu v roce 1959 založil a předsedal Ústavu mikrobiologie.
Flosdorf byl mezitím zkušeným výzkumným asistentem a inženýrem chlazení. Flosdorf ve spolupráci s Muddem přinesl své praktické technické znalosti. Duo začalo pracovat na problému efektivnějšího zacházení s krví.
Až do 30. let 20. století nebyly dostupné žádné účinné komerční techniky sušení krve. Protože krev se skládá z řady proteinů, za normálních podmínek prostředí se rozkládají. Mimo živé organismy se biologické proteiny shlukují a stávají se nerozpustnými v důsledku sledu událostí známých jako denaturace, které jsou ovlivněny časem i teplotou. Tehdejší komerční metody sušení závisely na teple, čímž se ničily klíčové bílkoviny v krvi.
Odstraňování vody
Flosdorf a Mudd přišli s metodou, která spoléhala na odstranění téměř 99,9 % obsahu vody v krvi. Dosáhli toho vysokorychlostním vertikálním odstředěním, sušením sublimací a následným sekundárním vysušením. Jednodušeji řečeno, jejich proces zahrnoval oddělení krve na její složky, předtím, než byly zmraženy a dvakrát vysušeny, takže výsledný vzorek měl v sobě méně než 0,5 % vody.
21. prosince 1933 se duu podařilo poprvé v USA připravit sušené lidské krevní sérum na lékařské fakultě University of Pennsylvania. Protože to nezahrnovalo vícenásobné teplotní přechody, degradace na proteiny v krvi byla omezena na minimum. 28. března 1934 Flosdorf oznámil své výsledky a přečetl svůj článek před rozdělením biologické chemie Americké chemické společnosti. Kromě Flosdorfa a Mudda se na procesu podíleli také Dr. John Reichel a Dr. Harry Eagle.
Když nadešel čas použít sušené lidské krevní sérum, stačilo jehlou a injekční stříkačkou vstříknout sterilní destilovanou vodu přes gumovou zátku. Jakmile se sérum rychle rozpustí, může být nataženo zpět do injekční stříkačky a připraveno k injekci do těla.
Válečný tlak
Přes jejich průlom zůstal jejich proces v následujících letech pouze kuriozitou. Teprve příchod druhé světové války urychlil jejich snahu o to, aby se jejich proces stal proveditelným postupem.
Když v roce 1939 vypukla válka, všem zúčastněným bylo jasné, že krevní transfuze bude hrát zásadní roli při léčbě bezpočtu obětí. Plná krev musela být chlazena, pokud nebyla podána čerstvá, a i když byla chlazena, měla omezenou trvanlivost. K tomu se přidala nutnost skladování v chladu na válečném poli a použití plné krve pro transfuzi bylo omezeno.
Najednou se metoda, kterou vymysleli Mudd a Flosdorf, stala o to aktuálnější. Brzy byla zdokonalena se dvěma fázemi zapojenými do techniky provádění vysokovakuového sušení sublimací, se dvěma běžnými metodami používanými pro první fázi.
Zkumavka pro testování krve s odděleným krevním sérem (žlutá) a erytrocyty (tmavě červená). | Fotografický kredit: Spiritia / Wikimedia Commons
Ne jediní
I když Mudd a Flosdorf významně přispěli k tomuto procesu, nebyli jediní, kdo na něm pracoval. V oddělení pro sušení krve v Cambridge v Anglii lékař Ronald Greaves také neúnavně pracoval na zdokonalení procesu sušení krve. Zatímco jeho základní metody byly téměř totožné s metodami Mudda a Flosdorfa, existovaly určité rozdíly.
Jedním z menších rozdílů byly náklady, použití alkoholové lázně místo suchého ledu kvůli chlazení kondenzátoru. Větší rozdíl spočíval v důrazu na odstředivé vakuové odstřeďování, které vyvinul Greaves spolu se svými kolegy. To zahrnovalo zmrazení plazmy otáčením lahví vysokou rychlostí v podmínkách pod bodem mrazu, čímž bylo zajištěno, že se plazma na vnitřních stěnách nádoby rovnoměrně rozprostře až do zmrazení, což je technika, která se od té doby stala průmyslovým standardem.
Normy pro metody lyofilizace, které byly klíčové pro krevní a transfuzní programy během války, spočívaly na práci těchto tří mužů. Zatímco metoda, kterou prosazoval Greaves, byla široce používána v Kanadě a Anglii, proces, se kterým přišli Mudd a Flosdorf, byl používán převážně Američany.
Část 5 000 a 8 000 vzorků krevního séra, stolice, moči, virů a dýchacích cest, které přicházejí šest dní v týdnu k analýze do služby epidemiologické laboratoře. | Fotografický kredit: Služba distribuce vizuálních informací obrany / NARA
Studium krve
Kromě toho, že tyto techniky jsou samy o sobě užitečné, také připravily cestu pro další pochopení předmětu, když byl uveden do praxe. Za prvé, když některé krevní transfuze vedly k odmítnutí vojáků, bylo zjištěno, že problém je v krevní skupině. Výzkum, který následoval, nám umožnil lépe porozumět složkám krve a také tomu, jak mohou různá těla reagovat při transfuzi.
To, co začalo na bitevních polích, nakonec proniklo také do civilní společnosti a krevní transfuze zachránily v uplynulých desetiletích miliony životů po celém světě. I když to možná Mudd a Flosdorf sami nenapadlo, vývoj sušení krve vedl k tomu, že se tento proces používá k uchování řady biologických produktů. Patří mezi ně živé viry používané pro vakcíny, živé bakterie, hormony, antibiotika a dokonce léky na léčbu rakoviny. Techniky se neomezují pouze na tento obor, ale využívají se i v potravinářském průmyslu, především u ovoce, zeleniny, mléka, masa a vajec.
