血液是人體的重要組成。血液的缺失有可能造成人體的重大傷害，甚至死亡。在第二次世界大戰中，陣亡將士中50％以上沒有得到及時的輸血搶救。戰場上不僅沒有充足的血源，而且也沒有保存血液的低溫條件，甚至沒有足夠的時間來驗對血型。如果能有一種液體，可以隨軍攜帶而不需要低溫，在使用時不必匹配血型就能直接輸入，并且起到擴充血管和輸送氧的功能，這將對搶救傷員的生命意義重大。于是，在第二次世界大戰后，血液代用品的研究引起了廣泛重視。  

血液代用品還有其它重要應用。在和平年代，輸血也是臨床最重要的醫療手段之一。每年全世界約需要3000萬單位（1500萬升）新鮮血液，但血液常常供不應求。在我國一些大中城市，每年幾乎都出現“血荒”現象，一些手術不得不等待血源解決后才能實施。另外，血液的保存期短，在嚴格的低溫條件下最長只能保存一個月。近年來肝炎和艾滋病等傳染病的流行，使人們對血液的安全性十分擔心。目前，很多疾病是通過輸血傳播，特別是艾滋病病毒的感染有5%~10%是通過輸血傳播，其他通過輸血傳播的疾病還有乙型和丙型肝炎、瘧疾和梅毒等。  

人體血液由血漿、紅細胞、白細胞和血小板組成，成分十分復雜。要制造出一種溶液完全代替血液是非常困難的，或者說幾乎不可能，但研制一種臨時替代品，在急需情況下短時間內代替血液中某種組分作用是可行的。上世紀40年代末和50年代初已出現了用糖類蛋白類物質代替血液物質的嘗試。如今研究的血液代用品有血漿代用品、血小板代用品和紅細胞代用品。其中以白蛋白、羥乙基淀粉、葡聚糖等溶液作為血漿代用品已被用于臨床，其作用是維持血液的滲透壓、酸堿平衡及血容量。血小板代用品正處于研究初期。血液在體內最重要的是紅細胞的載氧功能，因此紅細胞代用品是研究的重點，被稱為血液代用品。  

紅細胞代用品具有攜帶、釋放氧的功能，保存、運輸方便，能免除配血型，避免病毒交叉感染，同時可成為治療心腦血管缺氧性疾病和輔助治療腫瘤的新藥。目前研制的紅細胞代用品主要包括全氟碳化合物和修飾血紅蛋白兩大類。全氟碳化合物是一種具有高攜氧能力的人工合成化合物，對治療呼吸困難綜合征效果顯著，但其釋放氧的速度過快，易造成局部氧積累而其它部分氧缺乏的不平衡供氧，引起組織損傷，另外其存儲不便，在體內代謝較慢，存在類似感冒癥狀的副作用，因此其應用具有一定局限性。  

血紅蛋白存在于紅細胞中，由四個亞基單元構成，是負責氧氣傳遞的主要蛋白質，在紅細胞蛋白質中含量達90％以上。與紅細胞不同，血紅蛋白溶液可以用巴斯德消毒、超濾和化學法等方式滅菌，從而能夠除去引起AIDS、乙型肝炎等的病原微生物。因為沒有紅細胞表面抗原決定簇，無需進行交叉驗血，省時，也減少了對設備的要求。而且產品可以進行真空冷凍干燥，并以干粉的形式長期貯存。  

早在1937年，血紅蛋白已經被試驗代替血液輸血，但出現了嚴重的腎毒性，死亡率較高，最終停止試驗。后來研究發現脫離了紅細胞的血紅蛋白存在以下問題：①失去紅細胞內因子的調節，人血紅蛋白氧親和力升高，半飽和時的氧分壓降低，不能向組織有效供氧；②血紅蛋白結構不穩定，四個亞基單元容易分解，分解后的小分子產物能透過血管內皮系統進入器官及組織間質，引起嚴重的副作用；③引起平均動脈血壓升高，其原因可能是血紅蛋白分子結合并帶走血管擴張劑一氧化氮，使血管收縮、血壓升高；④血紅蛋白失去紅細胞內還原酶系統調節，易氧化成高鐵血紅蛋白，失去攜氧能力并產生自由基。因此，血紅蛋白不能直接用作紅細胞代用品。