Geliştirilmeye çalışılan doğal hücrelerin mümkün olduğunca birebir taklidi olacak yani kısaca biyomimetik alyuvarların, gerçek kırmızı kan hücrelerinin esneklik, oksijen taşıma ve dolaşımda uzun süre kalma gibi özeliklerini göstermesi planlanıyordu. Şimdiye kadar geliştirilen yapay alyuvarlar, bu özellik ve fonksiyonlardan bir veya ikisini gösteriyor ancak tamamını bünyelerinde barındıramıyordu.  

Şimdi ise ACS Nano tarafından yayımlanan makalede bilim insanları sentetik kırmızı kan hücreleri geliştirerek doğal alyuvarların tüm özelliklerini hatta fazlasını taşıyıp gösteriyor. Kırmızı kan hücreleri (RBCs) kan dolaşımı sırasında akciğerlerden oksijeni alıp taşıyarak dokulara iletir. Bu disk şeklinde hücrelerin muhtevasında milyonlarca hemoglobin molekülü bulunur ve demir bileşenli bu proteinler oksijeni bağlayıp hızla dokulara iletimini sağlar. Buna ek olarak kırmızı kan hücreleri son derece esnek yapılardır ve böylelikle, minik kılcallara geçebilir, damar tıkanıklığı olan kısımlardan geçebilir ve çok dar çeperlerden kanın akış debisiyle iletilebilirler. 

Alyuvarlar aynı zamanda kendi üzerlerinde yüzey proteinleri (hücre zarına dışardan tutunan veya hücre zarına gömülü) bulundurur. Bu proteinler sayesinde de bağışıklık sisteminin diğer hücreleri tarafından tanınmadan yutulup öldürülmekten kurtularak uzun süre hayatta ve dolaşımda kalabilirler.

Araştırmacılar Wei Zhu, C. Jeffrey Brinker ve ekip arkadaşları yapay ve biyomimetik alyuvarların doğal kırmızı kan hücrelerinin özelliklerinin tamamını gösterecek ve üstelik terapötik ilaçların dokulara ve doğru noktalara iletilmesi ve toksinleri tespit ederek dolaşımdan uzaklaştırma gibi bir takım yeni rolleri üstelenecek biçimde geliştirmeye çalıştı.

Bilim insanları bu sentetik hücreleri üretmeye öncelikle, insanların kan bağışlarından alınmış kırmızı kan hücrelerini incecik silisyum katmanı ile kaplayarak başladı. Daha sonra bu kaplamanın üzeri pozitif ve negatif yüklü polimerlerle kapatıldı. Akabinde silisyum aşındırılıp arındırılınca esnek kopya alyuvarlar elde edilmiş oldu. Son olarak da ekip replikaların üzerini doğal kırmızı kan hücresi zarları ile giydirdi.

Üretilişi gereği yapay alyuvarlar, doğalları ile aynı boyut, yük ve yüzey proteinlerine sahip olarak üretildi ve model olarak tasarlanan kılcal damarlardan sıkışıp başarı ile geçti ve eski şekillerini geri alabildi. Farelerde yapılan deneylerde bu yapay alyuvarların 48 saatin üzerinde hayatta kalabildiği ve hiçbir toksisite geliştirmediği gözlemlendi. Araştırmacılar bu biyomimetik alyuvarları, hemoglobin, antikanser ilaç, toksin sensörü veya manyetik nanoparçacıklardan herhangi biri ile yükledi ve kargoları taşıyabildiklerini görmeye çalıştı. 

Araştırma ekibi aynı zamanda yeni kırmızı kan hücrelerinin bakteriyal toksinler için tuzak işlevi gösterebileceğini ve dolaşımdan temizleyebileceğini de gösterdi. Yakın bir gelecekte bu yapay alyuvarların birçok tıp uygulamasında yer aldığını göreceğimiz aşikar görünüyor.