采血時看到針頭就腿軟的人有福了？
受水蛭的啟發，瑞士的研究人員在幾個月前發布了一種新的采血設備。該設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”，進食時通過吞咽產生負壓進行吸血。蘇黎世聯邦理工學院開發的這款新型采血設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，裝置內部的微針會刺穿皮膚，再通過負壓就能收集血液。
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，其中有些已經得到了積極的應用。
認識水蛭
饑餓的吸血水蛭對光線、震動等周遭環境變化非常敏感。遇到目標宿主時，一些水生環境中的水蛭甚至還會“追逐”目標動物。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
不過別擔心，人們徒步時遇到的陸地水蛭一般不會追著目標跑，它們經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，之后產生大量凝血酶，傷口處會形成血凝塊來進一步止血。
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十分鐘到數小時之間不等。
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，如果發現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生負壓，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其體重的 10 倍。“如果血液在其體內凝固，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。當水蛭吃飽脫落后，水蛭素還會在叮咬部位發揮作用，宿主的傷口還會繼續出血一段時間。而水蛭吃飽離開后，它消化道內的宿主血液也可以很久都不凝固。之前有研究人員發現，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，有些科研人員甚至會讓實驗室里的水蛭吸自己的血。通過研究水蛭素，科學家正在開發副作用更小的治療血栓和預防中風的藥物。另外，在進行外科手術時，水蛭也可以發揮作用，例如當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入斷指。
為了找到并收集水蛭，有些研究人員拿自己當誘餌。等水蛭吃飽了，它們就會自動脫落，掉進研究人員準備好的袋子里。圖片來源：American Museum of Natural History
現在，以水蛭為模型開發的采血設備又有望幫助人們更輕松地采血。
在蘇黎世聯邦理工學院今年 3 月發布的一項研究中，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，吸盤內部的微針將會刺破皮膚。之后，吸盤內壓力的釋放就會產生負壓，從而將血液吸入，并存在一個含有抗凝劑的儲存空間內。
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部，因此和傳統的采血針頭相比，這減少了人們在穿刺過程中和后續處理中的受傷風險。研究人員也正在開發一種由完全可生物降解材料制作而成的新版本裝置。
非醫療專業的人也可以使用這個采血設備。而且和指尖采血相比，它能夠采集更多的血液，提高了診斷的準確性。另外，它能以較低的成本進行制造，且便于攜帶，因此很適合中低收入地區，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行采血，然后檢測是否有瘧原蟲。當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，瘧原蟲會進入血液循環。寄生蟲首先會侵入肝臟，在肝細胞中生長繁殖；成熟后，它們會離開肝臟，感染血液中的紅細胞。
人感染瘧疾會出現發熱、畏寒、頭痛和嘔吐等癥狀，嚴重時可能危及生命。通過檢查血液涂片中的瘧原蟲，醫護人員可以診斷和監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入紅細胞內繁殖。2021年6月30日，我國被世界衛生組織認證為無瘧疾國家。圖片來源：Lukas.S
兒童面臨嚴重瘧疾感染的風險較高。據世界衛生組織統計，在非洲地區，5 歲以下的兒童約占所有瘧疾死亡人數的 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。據估計，大約四分之一的成年人、高達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
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來源丨把科學帶回家（id：steamforkids）
作者丨Cloud
責編丨一諾
審校丨徐來、林林
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