Гемоглобин является белком эритроцитов и обеспечивает транспорт кислорода и углекислого газа в живых организмах. По своей структуре молекула гемоглобина состоит из двух молекул альфа-протеина и двух молекул бета-протеина. Внутри эритроцита гемоглобин образует разные виды кристаллических упаковок, сами по себе эти упаковки очень хрупкие и вне эритроцита мгновенно разваливаются от небольших перепадов температуры пли колебаний рН-среды, образуя субъединицы, оказывающие повреждающее действие на почечную ткань, приводящие к тромбообразованию. В 60-е годы физиологи попробовали стабилизировать гемоглобин перекрестным связыванием альфа- и бета-субъединиц и соединением отдельных молекул гемоглобина с получением гемоглобинового полимера. Многократно ученые брались за создание газотранспортного гемоглобинового кровезаменителя, но положительных результатов так и не получили. По словам старшего научного сотрудника Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН Сергея Воробьева: «Причин тому несколько. Сами по себе молекулы гемоглобина нельзя запустить в кровяное русло. Гемоглобин мгновенно будет связан белками плазмы, например, альбумином и будет утилизирован в почках, костном мозге и селезенке. Этот процесс может привести к гемоглобинурии (лихорадка, головные боли, боли в мышцах и суставах) и, хуже того, вызвать тромбоз сосудов».
Учитывая, что свободный гемоглобин в крови распадается на субъединицы, появилась идея поместить его в микрокапсулу. Над проблемой получения капсулы для гемоглобина ученые всего мира работают уже более 30 лет. Они создавали оболочки гемоглобина из смеси фосфолипидов, холестерина, яичного лецитина. Однако эти искусственно созданные эритроциты выживали в кровеносном русле экспериментальных животных всего несколько часов. Возникает мгновенный иммунный ответ, проявляющийся сильной аллергической реакцией. Искусственные эритроциты разрушаются и выводятся из кровотока, не выполнив свою основную функцию, – транспорта газов. Существует еще одна проблема: экспериментальный эритроцит способен связывать кислород в легочной ткани, однако с трудом отдает его. Эта проблема побудила ученых-физиологов отказаться от поиска создания микрокапсул и приступить к разработке гемоглобина, не распадающегося на субъединицы. Стойкость молекулы гемоглобина должна обеспечиваться химическими методами. Эти соединения получили названия полигемоглобиновых кристаллов, или полигемоглобиновых комплексов. Главное преимущество полигемоглобиновых кристаллов в том, что отсутствует иммунный ответ организма на их введение.
