專利名稱：多層膜片結(jié)構(gòu)灌流型生物反應(yīng)器及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種醫(yī)療設(shè)備，為生物型或混合型人 工肝治療提供治療的核心裝置一一人工肝用多層膜片結(jié)構(gòu)灌流型生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
生物人工肝一般由細(xì)胞成份及體外循環(huán)裝置即生物反應(yīng)器組成，能夠暫時(shí) 替代嚴(yán)重病變的肝臟功能，從而使患者成功過(guò)渡到肝臟移植或者肝臟功能自發(fā) 恢復(fù)，是肝移植治療的必要補(bǔ)充，在肝衰竭治療中的應(yīng)用前景廣闊。目前，世 界上多個(gè)國(guó)家的研究中心對(duì)細(xì)胞和生物反應(yīng)器都進(jìn)行了較為深入的研究，且已 有部分生物人工肝系統(tǒng)進(jìn)入臨床驗(yàn)證階段，但效果并不理想，而國(guó)內(nèi)尚無(wú)成形 生物人工肝產(chǎn)品。
生物反應(yīng)器是體外生物人工肝支持系統(tǒng)的核心部分，其性能對(duì)體外培養(yǎng)肝 細(xì)胞的功能有直接影響，并進(jìn)一步關(guān)系到生物人工肝支持系統(tǒng)的療效和安全。
目前的生物反應(yīng)器可大致分為中空纖維生物反應(yīng)器、平板單層生物反應(yīng)器、 灌流床或支架生物反應(yīng)器、微囊懸浮生物反應(yīng)器等類型。其中，圍繞中空纖維 技術(shù)研制的生物人工肝系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛。但肝細(xì)胞在中空纖維管中分布不均 勻，半透膜屏障或膠原層不利于培養(yǎng)細(xì)胞與患者血液間進(jìn)行充分物質(zhì)交換。晚 近，隨著肝細(xì)胞體外培養(yǎng)技術(shù)的改進(jìn)及新型生物高分子材料的研發(fā)，光蝕刻、 微流控等高新科技也逐漸應(yīng)用于反應(yīng)器的研制中，生物人工肝反應(yīng)裝置的構(gòu)建 也不斷完善。但總的來(lái)看，成功的生物反應(yīng)器應(yīng)具備以下條件1、提供充足 的細(xì)胞生長(zhǎng)空間，支持一名肝衰竭患者功能約10%肝量，折合肝細(xì)胞量約150 億。2、良好的生物相容性，可有效維持肝細(xì)胞的活性，尤其是功能活性。高 分子多孔支架及膜材料的研究己取得較大進(jìn)展。此外，包括合適氧氣、營(yíng)養(yǎng)供 應(yīng)，代謝產(chǎn)物排出通道建立，保護(hù)細(xì)胞免受物理、化學(xué)及宿主免疫攻擊等因素 均應(yīng)考慮在內(nèi)。3、易于放大、方便運(yùn)輸、可常規(guī)滅菌及耐低溫保存等?？傊?， 盡量模擬體內(nèi)肝細(xì)胞生長(zhǎng)微環(huán)境，最大化的展示體內(nèi)成熟肝細(xì)胞功能是當(dāng)今各 種反應(yīng)器設(shè)計(jì)的原則及趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明模擬人體肝小葉生理結(jié)構(gòu)，以新型膜材料為基礎(chǔ)，提供一種人工肝 用多層膜片結(jié)構(gòu)灌流型生物反應(yīng)器。該生物反應(yīng)器由圓柱形的箱體、液體出口、 液體入口、同心圓膜片和實(shí)心圓膜片構(gòu)成，箱體內(nèi)壁設(shè)有凹槽，同心圓膜片中 心設(shè)有通道，實(shí)心圓膜片的邊緣有網(wǎng)格狀孔隙，同心圓膜片和實(shí)心圓膜片通過(guò)
凹槽嵌合于箱體內(nèi)，液體入口和液體出口分別以螺紋連接有旋蓋，旋蓋選用600
目的細(xì)胞篩網(wǎng)材料制備。
同心圓膜片和實(shí)心圓可選用聚醚砜膜等高分子膜材料。 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供多層膜片結(jié)構(gòu)灌流型生物反應(yīng)器在生物人工
肝灌流系統(tǒng)中應(yīng)用。本發(fā)明經(jīng)管路與血漿分離器、體外循環(huán)池組成生物人工肝
灌流系統(tǒng)。
本發(fā)明提供的人工肝用多層膜片結(jié)構(gòu)灌流型生物反應(yīng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1) 新型膜材料為細(xì)胞提供三維立體生長(zhǎng)環(huán)境，使細(xì)胞長(zhǎng)時(shí)間維持活性功能。
(2) 與多孔支架相比，細(xì)胞分布均勻，微環(huán)境一致。(3)血液在反應(yīng)器內(nèi)流 經(jīng)多層膜結(jié)構(gòu)，與細(xì)胞直接接觸，可充分進(jìn)行物質(zhì)交換。(4)設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu) 布置緊湊，易于放大，方便運(yùn)輸。


圖l:人工肝用多層膜片結(jié)構(gòu)灌流型生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2:人工肝用多層膜片結(jié)構(gòu)灌流型生物反應(yīng)器縱切面示意圖。 圖3:同心圓膜片4示意圖。 圖4:實(shí)心圓膜片5示意圖。 圖5:生物人工肝灌流系統(tǒng)使用示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明結(jié)合附圖和實(shí)施例作進(jìn)一步的說(shuō)明。 實(shí)施例1
參見圖1-4，人工肝用多層膜片結(jié)構(gòu)灌流型生物反應(yīng)器，該反應(yīng)器由圓柱 形的箱體l、液體出口2、液體入口3、同心圓膜片4和實(shí)心圓膜片5構(gòu)成，箱 體1內(nèi)壁設(shè)有凹槽6，同心圓膜片4設(shè)有通道7，通道7為液體流經(jīng)通道，實(shí) 心圓膜片5的邊緣有網(wǎng)格狀孔隙8，網(wǎng)格狀孔隙8便于液體上溢，同心圓膜片 4和實(shí)心圓膜片5通過(guò)凹槽6嵌合于箱體1內(nèi)，形成多層膜結(jié)構(gòu)的充分物質(zhì)交 換環(huán)境，液體入口 3和液體出口 2分別連接旋蓋9和旋蓋10，以螺紋連接，旋 蓋9和旋蓋10選用600目細(xì)胞篩網(wǎng)材料制備。
同心圓膜片4和實(shí)心圓5可選用聚醚砜膜等高分子膜材料，能夠?yàn)橥庠葱?br> 肝細(xì)胞提供三維立體生長(zhǎng)環(huán)境，更接近體內(nèi)生長(zhǎng)狀況，使細(xì)胞功能更加完善。
實(shí)施例2
參見圖5，使用過(guò)程如下血液11流出，經(jīng)血漿分離器12分離成細(xì)胞成
份和血漿成份，其中血漿成份進(jìn)入體外循環(huán)池13，然后從液體入口 3進(jìn)入反應(yīng) 器14內(nèi)，經(jīng)實(shí)心圓膜片5邊緣網(wǎng)格孔8上溢，然后從同心圓膜片4的中心通 道7繼續(xù)上溢，血漿整體流動(dòng)呈S形，在流動(dòng)過(guò)程中與同心圓膜片4、實(shí)心圓 5上生長(zhǎng)的肝細(xì)胞直接接觸(肝細(xì)胞為預(yù)先接種，具體步驟見下)，充分進(jìn)行物 質(zhì)交換后，經(jīng)液體出口2流出，返回循環(huán)池13，經(jīng)過(guò)多次循環(huán)后，經(jīng)管路15 與細(xì)胞成份一起回輸體內(nèi)。
外源性肝細(xì)胞可選用原代人、豬肝細(xì)胞或永生化肝細(xì)胞株，肝細(xì)胞預(yù)先接 種步驟如下
1. 取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期肝細(xì)胞，經(jīng)0.25X胰酶一0.05。/。EDTA消化后，用含10 %胎牛血清的高糖DMEM培養(yǎng)基配制成l 5X10*7/ml濃度的細(xì)胞懸液。
2. 打開液體出口 2的細(xì)胞篩網(wǎng)旋蓋10，將細(xì)胞懸液注入反應(yīng)器14內(nèi)，細(xì) 胞進(jìn)入反應(yīng)器箱體1后貼附在高分子材料的同心圓膜片4和實(shí)心圓膜片5上， 呈三維立體生長(zhǎng)，約24小時(shí)后貼附牢固，即可參照?qǐng)D5組成生物人工肝灌流 系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1. 一種多層膜片結(jié)構(gòu)灌流型生物反應(yīng)器，其特征是該生物反應(yīng)器由圓柱形的箱體(1)、液體出口(2)、液體入口(3)、同心圓膜片(4)和實(shí)心圓膜片(5)構(gòu)成，箱體(1)內(nèi)壁設(shè)有凹槽(6)，同心圓膜片(4)中心設(shè)有通道(7)，實(shí)心圓膜片(5)邊緣有網(wǎng)格狀孔隙(8)，同心圓膜片(4)和實(shí)心圓膜片(5)通過(guò)凹槽(6)嵌合于箱體(1)內(nèi)，液體入口(3)和液體出口(2)分別配有旋蓋(9)和旋蓋(10)，以螺紋連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層膜片結(jié)構(gòu)灌流型生物反應(yīng)器，其特征 是同心圓膜片(4)和實(shí)心圓(5)選用高分子膜材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層膜片結(jié)構(gòu)灌流型生物反應(yīng)器，其特征 是箱體(1)選用透明有機(jī)玻璃。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層膜片結(jié)構(gòu)灌流型生物反應(yīng)器，其特征 是旋蓋(9)和旋蓋(10)選用600目細(xì)胞篩網(wǎng)材料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層膜片結(jié)構(gòu)灌流型生物反應(yīng)器在生物人 工肝灌流系統(tǒng)中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多層膜片結(jié)構(gòu)灌流型生物反應(yīng)器，由圓柱形的箱體、液體出口、液體入口、同心圓膜片和實(shí)心圓膜片構(gòu)成，箱體內(nèi)壁有凹槽，同心圓膜片中間設(shè)有通道，實(shí)心圓膜片邊緣有網(wǎng)格狀孔隙，膜片通過(guò)凹槽嵌合于箱體內(nèi)，液體入口及液體出口與旋蓋螺紋連接。本發(fā)明為細(xì)胞提供三維立體生長(zhǎng)環(huán)境，細(xì)胞分布均勻，使細(xì)胞長(zhǎng)時(shí)間維持活性功能；血液在反應(yīng)器內(nèi)流經(jīng)多層膜結(jié)構(gòu)，與細(xì)胞直接接觸，可充分進(jìn)行物質(zhì)交換；本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)布置緊湊，易于放大，方便運(yùn)輸?？稍谏锶斯じ喂嗔飨到y(tǒng)中應(yīng)用。
文檔編號(hào)C12M3/00GK101381678SQ20081012135
公開日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者呂國(guó)良, 喻成波, 威 徐, 李蘭娟, 潘小平, 章益民 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)