以復(fù)合材料及微載體為細(xì)胞培養(yǎng)支架的生物人工肝系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種以復(fù)合材料及微載體為細(xì)胞培養(yǎng)支架的生物人工肝系統(tǒng)，包括本體，所述本體上設(shè)有生物人工肝反應(yīng)器及混合血漿池，所述生物人工肝反應(yīng)器內(nèi)填充有包含微載體的液體、還布置有圓柱形的復(fù)合材料卷，所述復(fù)合材料卷的兩端為開口，復(fù)合材料卷中插設(shè)有多根中空纖維，所述復(fù)合材料卷與反應(yīng)器外殼軸向相同布置且復(fù)合材料卷的外徑和反應(yīng)器外殼的內(nèi)徑相配合，所述復(fù)合材料卷為單層的復(fù)合材料螺旋盤卷得到，所述復(fù)合材料由一層無紡布及其上覆蓋的細(xì)菌纖維素薄膜構(gòu)成。本實(shí)用新型將螺旋形盤卷有中空纖維的復(fù)合材料卷置入生物人工肝反應(yīng)器中，使得細(xì)胞附著在復(fù)合材料上，促進(jìn)肝細(xì)胞的3-D培養(yǎng)，細(xì)胞形態(tài)更完整，培養(yǎng)效果更佳。
【專利說明】以復(fù)合材料及微載體為細(xì)胞培養(yǎng)支架的生物人工肝系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及生物人工肝【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地指一種以復(fù)合材料及微載體為細(xì)胞培養(yǎng)支架的生物人工肝系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]我國是世界上肝病最嚴(yán)重的國家，每年肝衰竭新發(fā)病人數(shù)超過100萬，每年約50萬肝功衰竭患者因得不到有效治療而死亡。治愈機(jī)會(huì)只有一種，即肝移植，但由于肝臟來源困難，等待時(shí)間長，或根本沒有機(jī)會(huì)得到供肝，因此絕大多數(shù)病人根本沒有生存機(jī)會(huì)。因此，急需人工肝系統(tǒng)維持病人生命，等待肝移植機(jī)會(huì)，或病人自身肝恢復(fù)的機(jī)會(huì)。
[0003]但由于傳統(tǒng)的人工肝(即物理人工肝)成本極高，大多數(shù)病人都無法承擔(dān)，療效非常有限，不能明顯減少肝功能衰竭的死亡率，故臨床應(yīng)用受到限制。近年來，將活性肝細(xì)胞或類肝細(xì)胞加入到人工肝系統(tǒng)內(nèi)以改進(jìn)療效，已成為世界研發(fā)熱點(diǎn)，這種以肝細(xì)胞充填反應(yīng)器為基礎(chǔ)的人工肝稱為生物人工肝(b1-artificial liver, BAL)，大量研究證明其療效明顯優(yōu)于物理人工肝，能明顯減少肝功能衰竭病死率，明顯延長生存期，為急性肝功能衰竭病患的自身肝臟恢復(fù)和慢性肝功能衰竭病患等待肝移植創(chuàng)造了條件。
[0004]現(xiàn)有生物人工肝系統(tǒng)的核心部件為生物人工肝反應(yīng)器，該反應(yīng)器一般結(jié)構(gòu)由圓柱形反應(yīng)器外殼和填充殼體內(nèi)的中空纖維構(gòu)成。由于中空纖維在外殼成束排列，肝細(xì)胞貼壁在中空纖維的外膜上，影響細(xì)胞生長和物質(zhì)交換效率，是一種2-D培養(yǎng)，并且細(xì)胞生長時(shí)易堵塞纖維膜孔，進(jìn)一步影響膜的物質(zhì)交換，很多肝細(xì)胞不能得到有效供養(yǎng)，培養(yǎng)效果不理本巨
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實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有生物人工肝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致肝細(xì)胞培養(yǎng)效果不理想的缺陷，提供一種以復(fù)合材料及微載體為細(xì)胞培養(yǎng)支架的生物人工肝系統(tǒng)，特別適合L-02細(xì)胞培養(yǎng)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的以復(fù)合材料及微載體為細(xì)胞培養(yǎng)支架的生物人工肝系統(tǒng)，包括本體，所述本體上設(shè)有生物人工肝反應(yīng)器及混合血漿池，所述生物人工肝反應(yīng)器包括反應(yīng)器外殼及設(shè)于反應(yīng)器外殼兩端的端蓋，一端蓋上設(shè)有血液入口，另一端蓋上設(shè)有血液出口，所述反應(yīng)器外殼上還設(shè)有肝細(xì)胞灌注口，所述血液入口和血液出口通過管道系統(tǒng)與混合血漿池相連，所述反應(yīng)器外殼內(nèi)填充有包含微載體的液體，所述反應(yīng)器外殼內(nèi)還布置有圓柱形的復(fù)合材料卷，所述復(fù)合材料卷的兩端為開口，復(fù)合材料卷中插設(shè)有多根中空纖維，所述中空纖維的兩端僅分別與兩端蓋上的血液入口和血液出口相連通，所述復(fù)合材料卷與反應(yīng)器外殼軸向相同布置且復(fù)合材料卷的外徑和反應(yīng)器外殼的內(nèi)徑相配合，所述復(fù)合材料卷為單層的復(fù)合材料螺旋盤卷得到，所述復(fù)合材料由一層無紡布及其上覆蓋的細(xì)菌纖維素薄膜構(gòu)成。
[0007]優(yōu)選地，所述復(fù)合材料卷中復(fù)合材料之間的層間距與中空纖維的直徑間隙配合。
[0008]優(yōu)選地，所述中空纖維與相鄰的中空纖維之間的距離大于200微米。實(shí)驗(yàn)證明，中空纖維的間距該距離以上時(shí)，肝細(xì)胞生長更好。
[0009]優(yōu)選地，所述復(fù)合材料的厚度為0.3?1.2毫米。
[0010]細(xì)菌纖維素(Bacterial cellulose)是由葡糖醋桿菌等產(chǎn)生的多葡糖纖維素。由細(xì)菌合成纖維素是一個(gè)低能耗的綠色過程，其以無毒的水溶性D葡萄糖為碳源，通過靜態(tài)培養(yǎng)在培養(yǎng)基液體與空氣界面之間由無病原的醋酸菌生產(chǎn)出纖維素。在纖維素的生物合成過程中，醋酸菌的運(yùn)動(dòng)控制了所分泌的微纖維的堆積和排列。通常醋酸菌在培養(yǎng)液中在三維方向的自由運(yùn)動(dòng)，形成高度發(fā)達(dá)的精細(xì)網(wǎng)絡(luò)織態(tài)結(jié)構(gòu)。其特性如下:
[0011]①細(xì)菌纖維素與植物纖維素相比無木質(zhì)素、果膠和半纖維素等伴生產(chǎn)物，具有高結(jié)晶度(可達(dá)95%，植物纖維素的為65% )和高的聚合度(DP值2000?8000)；
[0012]②超精細(xì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。細(xì)菌纖維素纖維是由直徑3?4納米的微纖組合成40?60納米粗的纖維束，并相互交織形成發(fā)達(dá)的超精細(xì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；
[0013]③細(xì)菌纖維素的彈性模量為一般植物纖維的數(shù)倍至十倍以上，并且抗張強(qiáng)度高；
[0014]④細(xì)菌纖維素有很強(qiáng)的持水能力(water retent1n values, WRV)。未經(jīng)干燥的細(xì)菌纖維素的WRV值高達(dá)1000%以上，冷凍干燥后的持水能力仍超過600%。經(jīng)100°C干燥后的細(xì)菌纖維素在水中的再溶脹能力與棉短絨相當(dāng)；
[0015]⑤細(xì)菌纖維素有較高的生物相容性、適應(yīng)性和良好的生物可降解性；
[0016]⑥細(xì)菌纖維素生物合成時(shí)的可調(diào)控性。
[0017]細(xì)菌纖維素具有較高的生物相容性，且它是由細(xì)菌生長構(gòu)成，具有精細(xì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通透性好，更有利于L-02細(xì)胞貼敷于其表面生長。將細(xì)菌纖維素薄膜覆蓋在無紡布之上，使其具有較好的可造型性，易彎折卷曲，單層的復(fù)合材料在盤繞時(shí)通過中空纖維間隔起來，細(xì)胞可自由穿過，實(shí)現(xiàn)真正的3-D培養(yǎng)，有利于細(xì)胞生長和提高細(xì)胞物質(zhì)交換效率。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果:通過改進(jìn)現(xiàn)有生物人工肝系統(tǒng)中生物人工肝反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)，將螺旋形盤卷有中空纖維的復(fù)合材料卷置入生物人工肝反應(yīng)器中，使得細(xì)胞附著在復(fù)合材料上，促進(jìn)肝細(xì)胞的3-D培養(yǎng)，細(xì)胞形態(tài)更完整，培養(yǎng)效果更佳，同時(shí)增加的微載體使未附著在復(fù)合材料上的肝細(xì)胞依附微載體懸浮在反應(yīng)器內(nèi)生長。此外，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，具有較好的實(shí)用性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型以復(fù)合材料及微載體為細(xì)胞培養(yǎng)支架的生物人工肝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為圖1生物人工肝反應(yīng)器的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3為圖2中A— A的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0023]如圖1?3所示，以復(fù)合材料及微載體為細(xì)胞培養(yǎng)支架的生物人工肝系統(tǒng)，它包括本體1，本體I上設(shè)有生物人工肝反應(yīng)器2及混合血漿池，生物人工肝反應(yīng)器2包括反應(yīng)器外殼2.1及設(shè)于反應(yīng)器外殼2.1兩端的端蓋2.2, 一端蓋2.2上設(shè)有血液入口 2.5,另一端蓋2.2上設(shè)有血液出口 2.6，反應(yīng)器外殼2.1上還設(shè)有肝細(xì)胞灌注口 2.7，血液入口 2.5和血液出口 2.6通過管道系統(tǒng)與混合血漿池相連，反應(yīng)器外殼2.1內(nèi)填充有包含微載體2.8的液體，反應(yīng)器外殼2.1內(nèi)還布置有圓柱形的復(fù)合材料卷2.3，復(fù)合材料卷2.3的兩端為開口，復(fù)合材料卷2.3中插設(shè)有多根中空纖維2.4，中空纖維2.4的兩端僅分別與兩端蓋2.2上的血液入口 2.5和血液出口 2.6相連通，復(fù)合材料卷2.3與反應(yīng)器外殼2.1軸向相同布置且復(fù)合材料卷2.3的外徑和反應(yīng)器外殼2.1的內(nèi)徑相配合，復(fù)合材料卷2.3為單層的復(fù)合材料2.3.1螺旋盤卷得到，復(fù)合材料2.3.1由一層無紡布及其上覆蓋的細(xì)菌纖維素薄膜構(gòu)成。復(fù)合材料2.3.1的厚度為0.5毫米。復(fù)合材料不宜過厚，要使細(xì)胞能自由穿過。包含微載體2.8的液體為細(xì)胞培養(yǎng)液，本實(shí)施例為肝細(xì)胞培養(yǎng)液。
[0024]復(fù)合材料卷2.3中復(fù)合材料2.3.1之間的層間距與中空纖維2.4的直徑間隙配合。中空纖維2.4與相鄰的中空纖維2.4之間的距離大于200微米。
[0025]使用上述生物人工肝反應(yīng)器2時(shí)，可以采用規(guī)?；胀ㄅ囵B(yǎng)液法培養(yǎng)的L-02細(xì)胞，收獲活性細(xì)胞，活性率在98%以上。然后在生物柜中無菌操作，將少量肝細(xì)胞灌注入并保留于上述生物人工肝反應(yīng)器2中。培養(yǎng)一定時(shí)間，肝細(xì)胞數(shù)達(dá)到3.0 X 19至5.0 X 19個(gè)之后，排除空氣，封閉出入口，將上述生物人工肝反應(yīng)器2封存于無菌袋中，置O?4°C保存待用。
【權(quán)利要求】
1.一種以復(fù)合材料及微載體為細(xì)胞培養(yǎng)支架的生物人工肝系統(tǒng)，包括本體(1)，所述本體(I)上設(shè)有生物人工肝反應(yīng)器(2)及混合血漿池，所述生物人工肝反應(yīng)器(2)包括反應(yīng)器外殼(2.1)及設(shè)于反應(yīng)器外殼(2.1)兩端的端蓋(2.2), 一端蓋(2.2)上設(shè)有血液入口(2.5)，另一端蓋(2.2)上設(shè)有血液出口(2.6)，所述反應(yīng)器外殼(2.1)上還設(shè)有肝細(xì)胞灌注口(2.7)，所述血液入口(2.5)和血液出口(2.6)通過管道系統(tǒng)與混合血漿池相連，其特征在于:所述反應(yīng)器外殼(2.1)內(nèi)填充有包含微載體(2.8)的液體,所述反應(yīng)器外殼(2.1)內(nèi)還布置有圓柱形的復(fù)合材料卷(2.3)，所述復(fù)合材料卷(2.3)的兩端為開口，復(fù)合材料卷(2.3)中插設(shè)有多根中空纖維(2.4)，所述中空纖維(2.4)的兩端僅分別與兩端蓋(2.2)上的血液入口(2.5)和血液出口(2.6)相連通，所述復(fù)合材料卷(2.3)與反應(yīng)器外殼(2.1)軸向相同布置且復(fù)合材料卷(2.3)的外徑和反應(yīng)器外殼(2.1)的內(nèi)徑相配合，所述復(fù)合材料卷(2.3)為單層的復(fù)合材料(2.3.1)螺旋盤卷得到，所述復(fù)合材料(2.3.1)由一層無紡布及其上覆蓋的細(xì)菌纖維素薄膜構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述以復(fù)合材料及微載體為細(xì)胞培養(yǎng)支架的生物人工肝系統(tǒng)，其特征在于:所述復(fù)合材料卷(2.3)中復(fù)合材料(2.3.1)之間的層間距與中空纖維(2.4)的直徑間隙配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述以復(fù)合材料及微載體為細(xì)胞培養(yǎng)支架的生物人工肝系統(tǒng)，其特征在于:所述中空纖維(2.4)與相鄰的中空纖維(2.4)之間的距離大于200微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述以復(fù)合材料及微載體為細(xì)胞培養(yǎng)支架的生物人工肝系統(tǒng)，其特征在于:所述復(fù)合材料(2.3.1)的厚度為0.3?1.2毫米。
【文檔編號(hào)】C12M3/00GK204039415SQ201420219207
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年4月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月27日
【發(fā)明者】周平, 劉路 申請(qǐng)人:周平, 劉路