في أوائل القرن العشرين، بدأ الباحثون في دراسة الهيموجلوبين ــ البروتين المسؤول عن حمل الأكسجين من الجهاز التنفسي إلى بقية الجسم ــ في خلايا الدم الحمراء. ووجد الباحثون أن الهيموجلوبين الحر، عندما يعزل عن الخلايا الشائخة ــ سواء كان مستخلصاً من دم البشر أو الأبقار أو من مصادر مهندسة وراثيا ــ يصبح من الممكن تجديد شبابها، وتثبيتها كيميائيا، وإعادة حقنها باعتبارها "بديلاً" للدم يمكنه حمل الأكسجين بنفس كفاءة خلايا الدم الحمراء، ولكن لفترة أقصر كثيرا. (أثبتت بدائل الدم التخليقية غير الهيموجلوبينية، والمعروفة بالفلوروكربونات، أنها أقل فعالية في حمل الأكسجين).
20世纪初，研究者开始考察红细胞中的血红蛋白——负责将氧气从呼吸器官送到身体其他部位的蛋白质。他们发现，从老化细胞中分离出来后——不管来自人血或牛血，还是通过基因工程获得——自由血红蛋白可以重新焕发活力，化学结构稳定，并能作为血液“替代品”用于注射，其携氧效率不输于红细胞，但携氧时间短得多。（无血红蛋白的合成血液替代品，即所谓的氟碳化合物，携氧效率就比较低。）