采血時看到針頭就腿軟的人有福了？
受水蛭的啟發(fā)，瑞士的研究人員在幾個月前發(fā)布了一種新的采血設(shè)備。該設(shè)備摒棄了讓許多人恐懼的針頭，而是采用吸盤和微針的組合，從而以盡量小的創(chuàng)傷獲得足夠多的血液。
圖片來源：參考資料[1]
吸血水蛭的嘴部有一個吸盤，嘴里有許多鋒利的“小牙齒”，進(jìn)食時通過吞咽產(chǎn)生負(fù)壓進(jìn)行吸血。蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院開發(fā)的這款新型采血設(shè)備也是類似的工作原理——先通過吸盤吸附在人的上臂，按壓后，裝置內(nèi)部的微針會刺穿皮膚，再通過負(fù)壓就能收集血液。
說起水蛭，很多人可能都會感到害怕或覺得它們惡心，但科研界一直以來都在努力研究水蛭潛在的治療價值，其中有些已經(jīng)得到了積極的應(yīng)用。
認(rèn)識水蛭
饑餓的吸血水蛭對光線、震動等周遭環(huán)境變化非常敏感。遇到目標(biāo)宿主時，一些水生環(huán)境中的水蛭甚至還會“追逐”目標(biāo)動物。它們的頭部和尾部都各有一個吸盤，口吸盤小，尾吸盤大。跑起來的時候，水蛭的身體會像毛毛蟲那樣不停地“伸展-收縮”向前蠕動，前后兩個吸盤交替移動，直到前面的吸盤接觸到宿主并成功吸住。
圖片來源：Chiswick Chap
不過別擔(dān)心，人們徒步時遇到的陸地水蛭一般不會追著目標(biāo)跑，它們經(jīng)常是意外地附著在宿主身上。用吸盤將自己固定住后，水蛭嘴里排成 Y 形的三個顎就會開始工作。每個顎就像一把鋸齒狀的刀，上面是許多排成一排的小牙齒，它們前后移動，切開宿主的皮膚。
正常情況下，我們受傷出血后，身體會自發(fā)啟動一些生理機制來停止出血：血小板會在血管受損的地方聚集，之后產(chǎn)生大量凝血酶，傷口處會形成血凝塊來進(jìn)一步止血。
不過，水蛭自有對策，它們會釋放一種叫做水蛭素（hirudin）的酶，直接抑制宿主凝血酶的活性，從而防止宿主的傷口形成血塊，傷口的血液可以保持流動，水蛭也就能一直吸血。它們吸血的時間在數(shù)十分鐘到數(shù)小時之間不等。
有些吸血水蛭的嘴里有三個顎，上面排列著很多很小的牙齒。在野外，如果發(fā)現(xiàn)身上有水蛭想趕走它，可以用手指甲推掉水蛭頭尾的吸盤使其掉落。圖片來源：American Museum of Natural History
水蛭在吞咽的時候會產(chǎn)生負(fù)壓，從而將血液吸入到消化道。吃飽的水蛭可以膨脹至其之前體重的 5 倍，有時吸血量甚至可達(dá)其體重的 10 倍。“如果血液在其體內(nèi)凝固，那么水蛭就會像磚頭一樣掉到水底。”加拿大皇家安大略博物館昆蟲學(xué)高級館長科維斯特·柯里 (Kvist Currie) 說道。
水蛭素是一種強效抗凝劑。當(dāng)水蛭吃飽脫落后，水蛭素還會在叮咬部位發(fā)揮作用，宿主的傷口還會繼續(xù)出血一段時間。而水蛭吃飽離開后，它消化道內(nèi)的宿主血液也可以很久都不凝固。之前有研究人員發(fā)現(xiàn)，有的水蛭吸一次血可以生存一年！
在英語中，“水蛭”一詞還被用來形容那些一味索取而不愿給予的人。不過事實上，并不是所有水蛭都吸血，也有很多種水蛭是捕食者，它們主要以蝸牛、蛞蝓、蚯蚓等小型無脊椎動物為食。同時，在食物鏈中，水蛭也是魚類、烏龜、水禽等動物的食物。
水蛭來幫你
在科研界，水蛭是很多研究人員的寵兒，有些科研人員甚至?xí)寣嶒炇依锏乃挝约旱难?。通過研究水蛭素，科學(xué)家正在開發(fā)副作用更小的治療血栓和預(yù)防中風(fēng)的藥物。另外，在進(jìn)行外科手術(shù)時，水蛭也可以發(fā)揮作用，例如當(dāng)人類截斷的手指被重新連上時，水蛭可以通過吸血讓新鮮的含氧血液重新進(jìn)入斷指。
為了找到并收集水蛭，有些研究人員拿自己當(dāng)誘餌。等水蛭吃飽了，它們就會自動脫落，掉進(jìn)研究人員準(zhǔn)備好的袋子里。圖片來源：American Museum of Natural History
現(xiàn)在，以水蛭為模型開發(fā)的采血設(shè)備又有望幫助人們更輕松地采血。
在蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院今年 3 月發(fā)布的一項研究中，新采血裝置的吸盤、微針就是模仿水蛭的嘴部吸盤和小牙齒。吸盤固定在患者的手臂上，按壓后，吸盤內(nèi)部的微針將會刺破皮膚。之后，吸盤內(nèi)壓力的釋放就會產(chǎn)生負(fù)壓，從而將血液吸入，并存在一個含有抗凝劑的儲存空間內(nèi)。
圖片來源：參考資料[1]
微針的侵入性更低，引起的疼痛感和不適感也更小，傷口更容易愈合。另外，由于微針是被固定在吸盤內(nèi)部，因此和傳統(tǒng)的采血針頭相比，這減少了人們在穿刺過程中和后續(xù)處理中的受傷風(fēng)險。研究人員也正在開發(fā)一種由完全可生物降解材料制作而成的新版本裝置。
非醫(yī)療專業(yè)的人也可以使用這個采血設(shè)備。而且和指尖采血相比，它能夠采集更多的血液，提高了診斷的準(zhǔn)確性。另外，它能以較低的成本進(jìn)行制造，且便于攜帶，因此很適合中低收入地區(qū)，有望幫助人們更好地對抗瘧疾等疾病。
目前瘧疾的診斷需要從患者的耳垂或指尖進(jìn)行采血，然后檢測是否有瘧原蟲。當(dāng)一只感染了瘧原蟲的蚊子叮咬健康人時，蚊子會將唾液中的瘧原蟲注入到人體中。之后，瘧原蟲會進(jìn)入血液循環(huán)。寄生蟲首先會侵入肝臟，在肝細(xì)胞中生長繁殖；成熟后，它們會離開肝臟，感染血液中的紅細(xì)胞。
人感染瘧疾會出現(xiàn)發(fā)熱、畏寒、頭痛和嘔吐等癥狀，嚴(yán)重時可能危及生命。通過檢查血液涂片中的瘧原蟲，醫(yī)護(hù)人員可以診斷和監(jiān)測患者的瘧疾感染情況。
通過血液涂片，可以觀察到瘧原蟲進(jìn)入紅細(xì)胞內(nèi)繁殖。2021年6月30日，我國被世界衛(wèi)生組織認(rèn)證為無瘧疾國家。圖片來源：Lukas.S
兒童面臨嚴(yán)重瘧疾感染的風(fēng)險較高。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，在非洲地區(qū)，5 歲以下的兒童約占所有瘧疾死亡人數(shù)的 78%。
但與此同時，針頭恐懼癥在人群中的比例并不低，兒童對針頭的恐懼尤其明顯。據(jù)估計，大約四分之一的成年人、高達(dá)三分之二的兒童都對針頭有強烈的恐懼。一般而言，隨著年紀(jì)的增長，人們對針頭的恐懼會慢慢減弱或者消失。
如果你也害怕采血針，不妨期待一下“水蛭采血裝置”。
參考文獻(xiàn)
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來源丨把科學(xué)帶回家（id：steamforkids）
作者丨Cloud
責(zé)編丨一諾
審校丨徐來、林林
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