Quân đội Mỹ chạy đua chế tạo máu nhân tạo cho chiến trường

Cuộc đua phát triển máu nhân tạo của quân đội Mỹ đang bước vào giai đoạn quyết định, khi tình trạng thiếu máu trên chiến trường và trong các bệnh viện dân sự ngày càng trở nên nghiêm trọng.

Bài học đau xót từ chiến trường Iraq

Tháng 2 năm 2007, chiếc trực thăng cứu thương hai cánh quạt mang tên hiệu Morphine 1-2 vừa đưa ba binh sĩ bị thương đến bệnh viện dã chiến ở Balad, phía bắc Baghdad, thì nhận được lệnh khẩn cấp: bay xuyên qua vùng do phiến quân kiểm soát giữa ban ngày. Thông thường, trực thăng chỉ hoạt động ở khu vực như vậy vào ban đêm với đèn tắt hoàn toàn.

Khi bay gần thành phố Karmah, một tay súng phiến quân đã bắn tên lửa vác vai. Sau 58 giây vật lộn với chiếc máy bay bốc cháy, Morphine 1-2 lao xuống đất. Toàn bộ bảy thành viên phi hành đoàn thiệt mạng.

Lý do chiếc trực thăng có mặt giữa ban ngày? "Nó đang đi lấy máu và mang về. Đó là nhiệm vụ mà chúng tôi gọi là 'chuyến bay máu', và đây là ưu tiên cao nhất chỉ sau việc cứu thương," Trung tá Robert Murray, sĩ quan Hải quân và quản lý chương trình tại DARPA, giải thích.

Vì sao máu luôn khan hiếm

Khoảng 90% ca tử vong có thể phòng ngừa trên chiến trường là do xuất huyết – chảy máu khi mạch máu vỡ – và đây cũng là nguyên nhân hàng đầu gây tử vong ở sản phụ trên toàn cầu. Một nghiên cứu công bố trên tạp chí Transfusion năm 2025 cho thấy trong số 1,2 triệu bệnh nhân chấn thương tại Mỹ có thể cần máu trước khi đến bệnh viện, chỉ 1% thực sự nhận được máu.

Vấn đề gốc rễ nằm ở khả năng bảo quản. Máu toàn phần chỉ giữ được 35 ngày trong tủ lạnh. Tiểu cầu – giúp vết thương đông máu – bảo quản ở nhiệt độ phòng và chỉ dùng được trong vòng một tuần hoặc ít hơn. Hồng cầu và huyết tương đông lạnh, sau khi rã đông, cũng hỏng trong vài ngày.

"Điều gì xảy ra nếu tôi không biết khi nào mình sẽ bị tấn công? Rã đông rồi để nó hết hạn, đúng không?" – Murray đặt vấn đề.

Một nghiên cứu trên JAMA về thương tích chiến đấu ở Afghanistan đưa ra con số quyết định: bệnh nhân cần truyền máu chỉ có 36 phút để bắt đầu. Sau mốc đó, cơ hội sống sót "giảm dốc đứng".

DARPA và tham vọng máu khô

Murray – người có bằng tiến sĩ sinh lý học – đang dẫn dắt chương trình RAPIID trị giá 73 triệu USD, viết tắt của "hồi sức và phòng ngừa rối loạn chức năng do thiếu máu cục bộ". Mục tiêu là tạo ra phiên bản bền nhiệt của ba thành phần truyền máu chính: huyết tương, tiểu cầu và hồng cầu.

Chương trình nối tiếp dự án FSHARP trước đó trị giá 47,5 triệu USD, vốn đã cho kết quả khả quan trên động vật. Mốc thời gian đầy tham vọng: các túi máu khô được triển khai ra chiến trường vào năm 2029.

Các kỹ thuật viên xử lý hemoglobin để tạo máu nhân tạo

Huyết tương – "quả ngọt thấp"

Huyết tương là thành phần dễ giải quyết nhất. Các nhà nghiên cứu đã biết cách tách và sấy khô huyết tương từ cuối thập niên 1930. Trên chiến trường Thế chiến II, hỗn hợp nước, muối và hàng nghìn loại protein này giúp khôi phục thể tích máu và phần nào kiểm soát chảy máu.

Năm 2010, quân đội Mỹ khởi động nỗ lực tái thiết lập năng lực sản xuất các sản phẩm này. Trong hai năm qua, FDA đã cho phép hai loại huyết tương đông khô được dùng trong tình huống khẩn cấp bởi quân đội Mỹ – một loại thậm chí còn được dùng cho dân thường.

Tiểu cầu nhân tạo – cuộc cách mạng "máy bay không người lái" trong mạch máu

Với tiểu cầu, nỗ lực kéo dài tuổi thọ đã bắt đầu từ thập niên 1950 nhưng chưa gặt hái nhiều thành công. Bước đột phá đến từ SynthoPlate – sản phẩm của giáo sư kỹ thuật sinh học Anirban Sen Gupta tại Đại học Case Western Reserve.

"Theo tôi, tiểu cầu giống như những chiếc drone, liên tục giám sát thành mạch máu, tìm kiếm dấu hiệu tổn thương." – Sen Gupta giải thích.

SynthoPlate được chế tạo từ hạt nano lipid với các peptide chuyên dụng gắn trên bề mặt – tương đương sinh học của lưỡi xoắn ốc hay dũa móng trên dao đa năng Thụy Sĩ. Ba peptide này giúp tiểu cầu nhân tạo bám vào yếu tố von Willebrand ở thành mạch tổn thương, gắn vào collagen, và mô phỏng fibrinogen để kết nối với tiểu cầu thật gần vết thương.

Sản phẩm này đông khô được, pha lại bằng nước vô trùng, giữ được hơn một năm ở nhiệt độ phòng và ít nhất ba tháng ở 50°C. Trong một nghiên cứu năm 2026, SynthoPlate giảm thời gian chảy máu và lượng máu mất hơn một nửa ở chuột có lượng tiểu cầu thấp.

Tiểu cầu nhân tạo SynthoPlate dưới kính hiển vi điện tử

Hồng cầu nhân tạo và bài học từ thất bại

Hồng cầu khó bảo quản và mô phỏng hơn cả. Thành phần quan trọng nhất là hemoglobin – protein vận chuyển oxy. Trong hơn một thế kỷ, các nhà nghiên cứu tìm cách đưa hemoglobin vào cơ thể mà không gây phản ứng miễn dịch.

Thập niên 1980-1990 chứng kiến sự trỗi dậy rồi sụp đổ của nhóm sản phẩm HBOC (chất vận chuyển oxy dựa trên hemoglobin). Sản phẩm HemAssist kéo dài được khoảng một năm trong tủ lạnh nhưng không giải quyết được vấn đề co mạch do hemoglobin "trần" hút nitric oxide. Trong thử nghiệm lâm sàng, 24 trong số 52 người nhận HemAssist đã tử vong, so với 8/46 ở nhóm đối chứng. Công ty mẹ chấm dứt thử nghiệm năm 1998.

Bước tiến mới đến từ ErythroMer của công ty KaloCyte. Sản phẩm "tái chế" hemoglobin từ máu hiến tặng sắp hết hạn, bọc trong hạt nano lipid hoạt động như màng tế bào nhân tạo. Màng này ngăn phân hủy, hạn chế hút nitric oxide nguy hiểm, và giúp hemoglobin nhận – nhả oxy thông minh theo độ pH.

Hemoglobin sau xử lý được cô đặc rồi đông khô để bền nhiệt

ErythroMer đông khô được, bền hai năm ở nhiệt độ phòng. Trong nghiên cứu năm 2016 trên chuột mất tới 70% lượng máu, sản phẩm ổn định huyết áp và vận chuyển oxy mà không gây co mạch nghiêm trọng như HemAssist.

Những hoài nghi cần vượt qua

Không phải ai cũng tin vào cách tiếp cận của DARPA. Giáo sư Shibani Pati tại Đại học California, San Francisco cho rằng Murray đang tự làm khó khi hậu thuẫn các sản phẩm chưa từng thử nghiệm trên người như SynthoPlate và ErythroMer.

"Họ cần nỗ lực đưa những gì đã phát triển qua được phê duyệt của FDA, chứ không phải bắt đầu bằng những dự án mặt trăng mất mãi mới xong." – Pati nhận xét.

Giáo sư phẫu thuật John Holcomb lo ngại về tương tác giữa các sản phẩm. Ông lưu ý rằng mỗi thành phần máu có nhiều vai trò: hồng cầu cũng giúp đông máu, tiểu cầu cũng chống viêm, huyết tương điều chỉnh đông máu.

Murray phản hồi rằng các nghiên cứu động vật của FSHARP đã thử tất cả sản phẩm cùng nhau, lấy máu toàn phần làm chuẩn. Hỗn hợp đạt chỉ tiêu ở mọi phương diện trừ một điểm: khả năng đông máu kém hơn đôi chút.

Ý nghĩa với Việt Nam

Cuộc đua này không chỉ có ý nghĩa quân sự. Tại Việt Nam, tình trạng thiếu máu dự trữ vẫn thường xuyên xảy ra, đặc biệt trong các dịp lễ Tết khi lượng người hiến máu giảm mạnh. Các sản phẩm máu khô bền nhiệt, nếu thành công, có thể cách mạng hóa khả năng cấp cứu ở vùng sâu vùng xa, nơi hệ thống dây chuyền lạnh bảo quản máu còn hạn chế.

Murray đã lên kế hoạch như một "đấu trường Hunger Games": mỗi nhà thầu chỉ được đảm bảo kinh phí một năm. Bị loại không có nghĩa sản phẩm kém, chỉ là tiến độ quá gấp. Ông cũng đã tìm nguồn túi đựng bền chiến đấu, thiết bị lấy máu đầu ngón tay kiểm tra tại chỗ, và thiết bị chạy pin để hâm nóng máu.