一種人工肝用去細(xì)胞支架生物反應(yīng)器及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]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，具體是一種生物型人工肝或者混合型人工肝用去細(xì)胞支架生物反應(yīng)器及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]肝衰竭內(nèi)科保守治療效果不佳，死亡率較高，人工肝是肝衰竭重要治療手段，它包括非生物型人工肝、生物型人工肝和混合型人工肝:非生物人工肝只能在一定程度上暫時代償肝臟的解毒作用，不能完全替代肝臟的合成、代謝功能以及生物轉(zhuǎn)化功能，故其在改善慢性肝衰竭患者遠(yuǎn)期預(yù)后方面沒有明顯效果，因而更接近人體肝臟生理功能的生物型人工肝和混合型人工肝是目前研究的熱點；生物反應(yīng)器為肝細(xì)胞在體外提供良好的生存環(huán)境，并且是治療對象的血漿與肝細(xì)胞進行物質(zhì)交換的場所，是生物人工肝或混合型肝的核心裝置;迄今中空纖維生物反應(yīng)器是目前研究最多生物反應(yīng)器，但其存在細(xì)胞分布不均勻，細(xì)胞粘附率低及活性差，半透膜阻塞等缺點，所以人們正在不斷研發(fā)各種新型生物反應(yīng)器;隨著組織工程技術(shù)和材料科學(xué)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)多種人工合成材料，如半乳糖修飾大孔殼聚糖支架能夠較好地促進體外肝細(xì)胞的生長和發(fā)揮功能；動物實驗提示，以這些人工材料為基礎(chǔ)構(gòu)建支架型生物反應(yīng)器，對肝衰竭有一定地療效，然而這些支架型生物反應(yīng)器也存在著許多缺陷，從而制約了其療效的發(fā)揮，如容易形成無效腔、死腔、液流不均勻、液流阻力大等;近年來，人們發(fā)現(xiàn)將肝臟組織去細(xì)胞、保留血管結(jié)蹄組織腔道，從而變?yōu)樯镏Ъ?，從門靜脈系統(tǒng)中重新植入肝細(xì)胞后，并由門脈系統(tǒng)灌流培養(yǎng)液，液體可沿保留的血管腔道灌注；并且該類支架可為肝細(xì)胞提供模擬體內(nèi)生長的三維生長環(huán)境，從而顯著提高肝細(xì)胞的功能;將該“組織工程人工肝臟”移植給肝衰竭動物，顯示出良好的治療效果。這些突破為研制新型人工肝用生物反應(yīng)器奠定了堅實基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種可模擬體內(nèi)肝臟血液灌流和肝細(xì)胞生長三維生長環(huán)境的人工肝用去細(xì)胞支架生物反應(yīng)器及其使用方法，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種人工肝用去細(xì)胞支架生物反應(yīng)器，包括生物反應(yīng)器外殼、去細(xì)胞支架、填充支架及液體出入口；所述生物反應(yīng)器外殼包括上部和下部，上部和下部之間的連接處采用螺紋連接;上部與下部均為中空結(jié)構(gòu)，上部內(nèi)的第一腔體通過上部螺紋與下部內(nèi)第二腔體的下部螺紋以螺紋連接構(gòu)成圓柱形的內(nèi)容腔;所述上部的頂部中間區(qū)域設(shè)置有內(nèi)容腔液體出口，下部的底部中央?yún)^(qū)域設(shè)置有內(nèi)容腔液體總?cè)肟?；液體總?cè)肟诜种С蔀榈谝灰后w入口和第二液體入口 ；所述第一液體入口連接至肝臟去細(xì)胞支架液體入口，第一液體入口與去細(xì)胞支架的連接處安裝有環(huán)形固定裝置;所述第二液體入口連接至填充支架，填充支架孔隙率為90%，平均孔隙為100-200μπι之間，所述填充支架為半乳糖修飾大孔殼聚糖支架。
作為本發(fā)明進一步的方案:所述生物反應(yīng)器外殼呈圓柱形。
[0005]作為本發(fā)明再進一步的方案:所述液體出口處設(shè)置液體出口開關(guān)。
[0006]作為本發(fā)明再進一步的方案:所述液體總?cè)肟谔幵O(shè)置液體總?cè)肟陂_關(guān)。
[0007]作為本發(fā)明再進一步的方案:所述第一液體入口和第二液體入口處均設(shè)置有用于控制第一液體入口和第二液體入口液體流量的液體入口閥門。
[0008]作為本發(fā)明再進一步的方案:所述肝臟去細(xì)胞支架液體入口為去細(xì)胞肝臟的門靜脈及其分支、肝動脈或肝靜脈及其分支。
[0009]作為本發(fā)明再進一步的方案:所述人工肝用去細(xì)胞支架生物反應(yīng)器的使用方法包括以下步驟:
1)使用前對人工肝用去細(xì)胞支架生物反應(yīng)器滅菌，在無菌的超凈臺或者百級實驗室中擰開人工肝用去細(xì)胞支架生物反應(yīng)器上部，使第二腔體敞開；向第二腔體內(nèi)裝載去細(xì)胞支架，使得肝臟去細(xì)胞支架液體入口與第一液體入口相連，并以環(huán)形固定裝置將兩者固定，防止漏液，去細(xì)胞支架裝載完畢后將人工肝用去細(xì)胞支架生物反應(yīng)器的上部與下部重新擰緊；
2)調(diào)節(jié)液體總?cè)肟陂_關(guān)及液體出口開關(guān)，使得第一液體入口關(guān)閉、第二液體入口開放，液體出口開放，通過血栗向人工肝用去細(xì)胞支架生物反應(yīng)器內(nèi)容腔內(nèi)注入人工支架材料形成液，直至液面高于去細(xì)胞支架頂部，處理得到填充支架；
3)調(diào)節(jié)液體總?cè)肟陂_關(guān)及液體出口開關(guān)，使得第一液體入口開放、第二液體入口開關(guān)閉，液體出口開放，通過血栗從第一液體入口、肝臟去細(xì)胞支架液體入口向去細(xì)胞支架內(nèi)注入所需量的肝細(xì)胞懸液或者肝細(xì)胞/間質(zhì)細(xì)胞懸液;然后，調(diào)節(jié)液體總?cè)肟陂_關(guān)，使得第一液體入口關(guān)閉、第二液體入口開放，液體出口開放，通過血栗從第二液體入口向填充支架內(nèi)注入所需量的肝細(xì)胞懸液或者肝細(xì)胞/間質(zhì)細(xì)胞懸液，將裝載有細(xì)胞的人工肝用去細(xì)胞支架生物反應(yīng)器放入細(xì)胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，并灌流細(xì)胞培養(yǎng)液，給細(xì)胞生長提供良好的環(huán)境，培養(yǎng)至細(xì)胞質(zhì)和量達到治療所需；
4)用生理鹽水對管道進行液體預(yù)充，給予治療對象注射生理鹽水以彌補治療時外流之血容量；
5)治療開始后，治療對象的動脈血經(jīng)第一血液栗栗入血漿分離器，被分離出來的血漿進入氧合器進行氧合，獲得氧分壓后進入循環(huán)池的A腔，循環(huán)池的A腔中血漿由第三血栗栗入人工肝用去細(xì)胞支架生物反應(yīng)器內(nèi)部，調(diào)節(jié)液體總?cè)肟陂_關(guān)，對進入去細(xì)胞支架和填充支架的液體流速進行控制，治療對象的血漿與去細(xì)胞支架和填充支架內(nèi)的肝細(xì)胞進行物質(zhì)交換后經(jīng)液體出口流出，進入到循環(huán)池的B腔，循環(huán)池的B腔中部分血漿通過免疫吸附器后與直接通過血漿分離器的血液混合，經(jīng)第二血栗由靜脈端輸回治療對象體內(nèi)；循環(huán)的B腔中另有部分血漿進入循環(huán)池的A腔中，由第三血栗栗入人工肝用去細(xì)胞支架生物反應(yīng)器內(nèi)部，使得部分血漿循環(huán)灌流于人工肝用去細(xì)胞支架生物反應(yīng)器，以利于治療對象的血漿與生物反應(yīng)器中的肝細(xì)胞充分作用；
6)治療即將結(jié)束時，進入血漿返回到治療對象階段時，停止從治療對象動脈端引血;調(diào)整液體出口開關(guān)，使人工肝用去細(xì)胞支架生物反應(yīng)器的內(nèi)容腔與外界大氣相通;調(diào)整第三血栗的方向，使得內(nèi)容腔中的血漿返回循環(huán)池的A腔內(nèi)；循環(huán)池的A腔和B腔中血漿通過免疫吸附器后經(jīng)第二血栗，由靜脈端輸回治療對象體內(nèi)。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明中，生物反應(yīng)器分為上部和下部，兩部分通過螺紋緊密連接組合成反應(yīng)器整體，這種開放式的結(jié)構(gòu)可以更加方便地向反應(yīng)器裝載去細(xì)胞支架;上部和下部之間的螺紋銜接要起到密封作用，并能承受較大壓力，防止液體從內(nèi)容腔滲出；第一液體入口與取細(xì)胞支架的肝臟去細(xì)胞支架液體入口相連接，且連接處設(shè)置環(huán)形固定裝置，使得二者更加緊密結(jié)合，防止漏液；由于去細(xì)胞支架保留了肝臟原有的血管結(jié)締組織腔道，故血漿從肝臟去細(xì)胞支架液體入口進入支架，可以模擬在體內(nèi)灌流，實現(xiàn)相對均勻的灌流，并且減少無效腔、死腔;此外，本發(fā)明利用人工填充支架材料填充反應(yīng)器內(nèi)容腔，既可以固定去細(xì)胞支架，減少肝細(xì)胞所受剪切力，又可以像傳統(tǒng)支架型反應(yīng)器一樣為部分肝細(xì)胞提供生長環(huán)境，從而增加生物反應(yīng)器中的肝細(xì)胞總量。
【附圖說明】
[0011 ]圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明的上部結(jié)構(gòu)示意圖圖3為本發(fā)明中的下部結(jié)構(gòu)示意圖
圖4為本發(fā)明中外接系統(tǒng)輔助裝置示意圖。
[0013]其中，1-液體出口；2-液體出口開關(guān);3-生物反應(yīng)器外殼;4-填充支架;5-肝臟去細(xì)胞支架液體入口 ； 6-第二液體入口 ； 7-液體總?cè)肟冢?8-液體總?cè)肟陂_關(guān);9-第一液體入口 ；10-環(huán)形固定裝置;11-連接處;12-去細(xì)胞支架;13-內(nèi)容腔；14-上部；15-下部螺紋;16-第二腔體；17-下部；18-上部螺紋；19-第一腔體;20-治療對象；21-第一血栗；22-血漿分離器；23-第二血栗;24-氧合器;25-免疫吸附器;26-第三血栗;27-人工肝用去細(xì)胞支架生物反應(yīng)器;28-循環(huán)池。
【具體實施方式】
[0014]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0015]請參閱圖1?3，本發(fā)明實施例中，一種人工肝用去細(xì)胞支架生物反應(yīng)器，包括生物反應(yīng)器外殼3、去細(xì)胞支架12、填充支架4及液體出入口；所述生物反應(yīng)器外殼3呈圓柱形，生物反應(yīng)器外殼3包括上部14和下部17，上部14和下部17之間的連接處11采用螺紋連接;上部14與下部17均為中空結(jié)構(gòu)，上部14內(nèi)的第一腔體19通過上部螺紋18與下部17內(nèi)第二腔體16的下部螺紋15以螺紋連接構(gòu)成圓柱形的內(nèi)容腔13;所述上部14的頂部中間區(qū)域設(shè)置有內(nèi)容腔液體出口 I，液體出口 I處設(shè)置液體出口開關(guān)2;所述下部的底部中央?yún)^(qū)域設(shè)置有內(nèi)容腔液體總?cè)肟?7，液體總?cè)肟?7處設(shè)置液體總?cè)肟陂_關(guān)8;液體總?cè)肟?7分支成為第一液體入口 9和第二液體入口 6;第一液體入口 9連接至肝臟去細(xì)胞支架液體入口 5，第一液體入口 9與去細(xì)胞支架12的連接處安裝有環(huán)形固定裝置10;所述第二液體入口 6連接至填充支架4;所述第一液體入口 9和第二液體入口 6處均設(shè)置有用于控制第一液體入口 9和第二液體入口 6液體流量的液體入口閥門。
[0016]本發(fā)明中生物反應(yīng)器外殼3采用生物相容性較好的有機材料構(gòu)成，如透明的聚碳酸酯，生物相容性好，并且可以方便的觀察儲液池和內(nèi)容腔13液面的高度。
[0017]本發(fā)明中，去細(xì)胞支架12為使用去細(xì)胞技術(shù)對人或動物的整個肝臟或者部分肝組織去細(xì)胞，保留血管及結(jié)締組織腔道的生物支架，肝臟去細(xì)胞支架液體入口 5為肝臟原有的血管組織，與生物反應(yīng)器的第一液體入口 9連接，液體從肝臟去細(xì)胞支架液體入口 5進入去細(xì)胞支架12，可以模擬肝臟血流，對去細(xì)胞支架12進行灌流。
[0018]所述肝臟去細(xì)胞支架液體入口5為去細(xì)胞肝臟的門靜脈及其分支、肝動脈或肝靜脈及其分支。
[0019]所述去細(xì)胞支架12的內(nèi)容腔13液體出口I設(shè)置在反應(yīng)器頂部，液體總?cè)肟?7設(shè)置在反應(yīng)器底部，根據(jù)流體動力學(xué)原理，更利于液體流動。
[0020]所述填充支架4為生物相容性好，通過理化反應(yīng)從液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)的支架材料，孔隙率為90%，平均孔隙為100-200μπι之間，且液態(tài)固化過程中對去細(xì)胞支架12的結(jié)構(gòu)影響小，