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输血是临床中一种常用的治疗方法，尤其在急救医学中的作用是其它治疗手段所无法替代的。然而输血可能导致不良反应和疾病的传播，此外血液贮存期有限及血源紧张，尤其是稀有血型匮乏等一系列问题要求寻找安全有效的红细胞代用品。理想的红细胞代用品应具备以下条件：①适合各种血型，不需要交叉配血和相容性试验；②不仅能携氧，还能给组织充分供氧；⑨不产生肾毒性，即在血循环中能停留一段时间(几周左右)；④无副作用、无菌、无病毒、无毒性、无热源、对人体无免疫原性；⑤产品性质稳定，利于常温下长期保存，且易于大量生产。模拟天然红细胞的结构和功能，利用具有良好生物相容性的可降解高分子材料作为壳材制备血红蛋白的纳米微囊是目前研究的热点，呈现出较好的临床应用潜力。然而由于工艺条件比较复杂，微囊在动物体内循环周期短，严重地影响了血代品的临床应用。因此针对上述缺陷，本文以可生物降解聚合物—聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物为壳材，采用五步改性溶剂扩散，挥发复乳化法制备载牛血红蛋白纳米微囊(hemoglobin-loaded nanopartiles，Hb-NPs)型氧载体，并通过控制微囊表面的物化状态和微结构、粒径大小等来满足临床对氧载体的要求。
构建长循环纳米微囊的理想粒径为70～200nm[1-5]。本研究建立了一套温度可控的超声空化-机械搅拌装置，籍超声空化和机械搅拌的协同作用来控制纳米微囊的粒径，并通过对初乳和复乳制备工艺的调整，得到了大小为100～200 nm、粒径均一、包封率高(82.38±7.21％)的纳米微球。同时通过对制备过程温度的控制有效地防止了温度过高所引起的颗粒团聚，甚至蛋白变性。
针对纳米微球的特点，建立了一套测定微囊中蛋白含量的红外光谱定量分析方法。以血红蛋白为模型蛋白，以PLA及其单甲氧基封端聚乙二醇三嵌段共聚物为包埋材料，采用聚丙烯腈PAN为内标物，以血红蛋白在1540 cm-1处的amide II特征峰和PAN在2241 cm-1处的-C()N伸缩振动峰为定量特征峰，采用线性回归法建立了定标模型。方法学验证结果表明，所建立的方法准确可靠。采用该方法研究了PEG的含量对共聚物微囊中血红蛋白包封率的影响。结果发现，微囊载药量呈现明显的PEG含量依赖性。当壳材中PEG含量小于15％时，微囊中血红蛋白的含量随PEG含量的增加而升高；而当PEG含量超过15％时，过高的PEG含量却阻止了血红蛋白的包埋，甚至降到了最低值(16.77％)。
采用PEG修饰PLA可降解聚合物对血红蛋白进行包埋制备纳米微囊，研究了PEG-PLA的化学结构对微囊基本物化性能和体内外生物学的影响。分别以PEG-mPLA和PEG-mPLA-PEG为壳材制备纳米微囊，考察了聚合物结构对聚合物亲水性和微囊粒径、表面电荷、表面化学结构组成等理化性能的影响；同时研究了其对微囊抵御蛋白吸附行为和体内外吞噬作用以及微囊血液长循环和脏器分布等动物学评价的影响。研究表明，在PEG/PLA摩尔百分比、PEG分子量完全相同的条件下，三嵌段共聚物的亲水性高于两嵌段共聚物，mPEG-PLA-mPEG微囊具有接近中性的表面电位(-2.23 mV)，而mPEG-PLA微囊的表面电荷为-13.8 mV。三嵌段共聚物微囊表面所含有的PEG链段密度较高，对血浆中大分子和小分子蛋白均具有很强的抗吸附能力，能够更加有效地躲避吞噬细胞的识别和吞噬，进而较大程度地延长了微囊在血液中的半停留时间(10h)。而两嵌段共聚物微囊表面所含有的PEG链段密度远远小于三嵌段共聚物mPEG-PLA-mPEG微囊的PEG密度，仅能抑制血浆中大分子蛋白的吸附，所以仅仅只能在很小程度上延长微囊的血液半衰期(3.5h)。
进一步研究了不同PEG含量对PEG-mPLA-PEG三嵌段聚合物微囊性能的影响。研究发现，随PEG摩尔百分含量的增加(5％～30％)，三嵌段共聚物微囊表面电荷接近中性且表面亲水性更强，并且微囊体外吞噬细胞摄取率有降低趋势(23.23％～9.95％)。建立了一个数学公式，从理论上推导出，当PEG分子量相同时，单个PEG分子链所占的面积与其摩尔百分含量和微囊粒径的乘积成反比。通过计算得出，当PEG含量由5％增加到30％时，微囊表面PEG链间距由2.3676 nm减小到0.97 nm，表明随聚合物PEG含量的增加，微囊表面PEG密度的增加，以此验证了当PEG含量为30％时，mPEG-PLA-mPEG微囊能更加有效地躲避吞噬细胞的吞噬，延长体内循环时间。
以上结果可为进一步设计更理想的聚合物纳米微囊型氧载体提供实验依据和指导。