“血荒”是人类的一个重要的医学问题，世界各地的医院每年需要大量血液，但全世界每年的献血量根本无法满足这一需求。而且，捐献的血液还面临各种风险：血源中的HIV病毒、肝炎病毒等存在着传染的可能；心脏搭桥手术的输血过程中一旦出现小气泡，将危及患者的健康；在患者需要高氧治疗时，普通血液的携氧能力又不尽如人意。人造血液正是在这些问题的推动下应运而生的。
用人造血液替代人自身血液的想法产生于第一次世界大战期间，当时战场上伤员死亡率太高，其中重要原因是失血过多。此外，自从1900年发现ABO血型后，输血既受到献血者人数和献血量的限制，也受制于血型，不同配型之间的输血可造成患者的死亡。那时，很多科学家设想，如果能研制一种血液的替代品，而且不受血型的限制，就有可能挽救大量患者的生命，这成为人造血液研究的初衷。
至今，科学家们已经提出各种各样的人造血液的方法，归纳起来主要有3种。
人工合成具有携氧功能的氟碳化合物。说起这种方法，还有一个小故事。20世纪60年代，一次意外的契机和发现，启动了人造血液从设想迈向现实的第一步。1966年初的一天，美国辛辛那提医院儿科教授利兰·克拉克及其助手在做一项生物化学实验时，一只老鼠意外掉进了一种白色的氟化碳溶液中。
当时克拉克和助手们并不知道这个情况，几小时后他们才发现那只可怜的小老鼠，不过它不仅没死，还像鱼一样在白色溶液里活蹦乱跳。为了证实此现象的可靠性，克拉克再次把一只小鼠放进一个盛有全氟碳液体的烧杯中，使其浸没在液体里。结果，过了几小时老鼠居然还活着。克拉克认为可能是这种特殊的氟碳化合物能携带足够的氧气，而且没有毒性，才维持了老鼠的生命。
这一现象引起了克拉克的重视，他经过仔细研究发现，氟碳化合物溶液的含氧量很高，比水多10倍，相当于血液的两倍多。于是，他立即联想到，可以用这种溶液来制造人造血液。这一意外发现和启示，立即轰动了全世界。
克拉克的发现，使科学家们茅塞顿开，纷纷投入以氟碳化合物为主的人造血液研究中。1968年，这个领域的研究园地绽开了第一朵鲜花：美国哈佛大学盖耶教授做了第一个使哺乳动物在完全失血的状态下存活的实验。
他制得一种全氟碳乳液后，抽去老鼠身上血液的90％，并用这种乳液取而代之。然后，把老鼠放进一个密封的玻璃罩里，并向罩内加进氧气。10分钟后，老鼠便苏醒过来，而且活了8个小时之久。这一实验，证实了用氟碳化合物制造人造血液的可行性，也使科学家看到了人造血液研制的成功曙光。
人工合成血红蛋白是另一种人造血液方法，目前，血红蛋白氧载体（HBOC）的人造血液研究方兴未艾。
HBOC与血液大致类似，呈暗红色或紫红色，由经灭菌处理的血红蛋白制成。血红蛋白的来源有很多：来自过期的人类血液的红细胞、牛血的红细胞、可产生血红蛋白的转基因细菌、人类胎盘。但是，这些血红蛋白都要经过处理，不能直接输入人体。因为，即便血红蛋白进入人体可以起到携带和释放氧气的功能，但如果没有细胞膜的保护，血红蛋白的分解速度会非常快，而且还会产生副作用，如导致肾脏严重损伤、血压升高、腹部不适和绞痛。
因此，现在的HBOC大多使用比天然分子坚固得多的改进型血红蛋白，或者给血红蛋白包裹一层生物保护膜。
利用“无所不能”的干细胞在研制人造血液的过程中，科学家们自然不会忘了几乎“无所不能”的干细胞。从免疫学的角度来说，由造血干细胞培育出的人造血是最接近天然血液的代用品，因为它们本身是“原装”的，更能适应人的生理功能。
具体的方法是科学家从人的骨髓或人体晶胚中提取造血干细胞，在实验室里将其“培养”“增殖”。然后，将大规模培养出的红细胞输入人体内，补充人体的血液。科学家在研究中发现虽然成熟的红细胞不能自我复制，但其发育过程中的“半成品”——红系祖细胞具有复制能力。
他们发现有两个基因对红系祖细胞的复制和成熟发挥重要作用，在将这两个基因导入诱导多能干细胞和胚胎干细胞中后，成功培育出在实验室中几乎可以无限复制增殖的红系祖细胞，并使它们成功分化为成熟的红细胞。分化出的红细胞中大部分都是胚胎血红蛋白，与成人血红蛋白不同，但研究人员证实这些血红蛋白有携氧能力，并能在输血后在实验鼠体内循环。