CN109852548A - 一种模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统，包括有方形的培养腔，培养腔对称的两侧分别连接有第一脉动循环管和第二脉动循环管，第一脉动循环管或第二脉动循环管上设有脉动蠕动泵，另外对称的两侧分别连接有第一培养基循环管和第二培养基循环管，第一培养基循环管或第二培养基循环管上设有循环蠕动泵；所述第一脉动循环管、第二脉动循环管、第一培养基循环管和第二培养基循环管的另一端均连接在培养基循环瓶内。本发明的系统具有结构简单，操作简便，成本低廉，同时培养效果还好的特点。

Description

一种模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统

技术领域

本发明涉及一种组织工程血管体外培养系统，特别是一种模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统。

背景技术

近年来由于生活方式的西化及社会人口老龄化进程的加速,心血管病的发病率逐年上升,对人类健康以及社会经济稳定性产生了严重威胁。据世界卫生组织统计，心血管疾病已经成为人类死亡的主要原因。冠状动脉和外周血管疾病是导致死亡的最大原因，需要进行外科手术，包括用自体静脉或动脉进行小直径旁路移植。然而，许多患者缺乏用于旁路移植的足够的自体血管。人工合成材料的血管移植物在小直径血管支架(<6 mm)在移植中通畅率低,导致小动脉移植的高失败率。血管组织工程为解决可替换小直径血管支架提供了可行的方案。体外构建组织工程血管时,力学微环境对组织工程血管的力学性能形成有重要的影响,如刺激种子细胞分泌包括胶原纤维和弹性纤维的细胞外基质,因此需要对组织工程血管的应力培养环境进行量化。本发明所设计的系统就是用于模拟生理血流脉动条件下的机械刺激，促使种子细胞生长发育为新的血管。

血管内皮细胞在血管内壁形成血液流动方向排列的完整单层，直接接触血液，分泌各种生物活性物质，调节细胞黏附增殖及抗血栓。血管平滑肌细胞及其分泌的细胞外基质，例如胶原纤维和弹性纤维，为血管壁提供足够强度和弹性。

在灌流脉动刺激下分化的平滑肌细胞具有高水平胶原沉积并保持平滑肌细胞收缩表型，其接近于天然血管的胶原沉积。而静态状况下构建的血管组织学结构松散，收缩蛋白表达较少，更重要的是脉动刺激下工程血管的力学性能得到明显改善。

但是，现目前的脉动培养设备多为进口设备，设备结构复杂，操作要求高，成本昂贵。

发明内容

本发明的目的在于，一种模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统。本发明的系统具有结构简单，操作简便，成本低廉，同时培养效果还好的特点。

本发明的技术方案：一种模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统，包括有方形的培养腔，培养腔对称的两侧分别连接有第一脉动循环管和第二脉动循环管，第一脉动循环管或第二脉动循环管上设有脉动蠕动泵，另外对称的两侧分别连接有第一培养基循环管和第二培养基循环管，第一培养基循环管或第二培养基循环管上设有循环蠕动泵；所述第一脉动循环管、第二脉动循环管、第一培养基循环管和第二培养基循环管的另一端均连接在培养基循环瓶内。

前述的模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统，所述培养腔包括有上下开口的方形槽，方形槽的上下两侧均设有活动盖板和透明压板，方形槽对称的两侧分别设有1个培养基循环管接头，另外对称的两侧分别设有1个脉动循环管接头，方形槽的槽壁上设有与培养基循环管接头和脉动循环管接头导通的通孔，其中与脉动循环管接头导通的通孔上还连接有支架安装管。

前述的模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统，所述活动盖板均为透明材质。

前述的模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统，所述活动盖板与培养腔之间还设有透明密封圈，每一侧的透明密封圈共设有层叠的2块，靠近活动盖板的透明密封圈的尺寸与活动盖板一致，另外1块的尺寸小于活动盖板的尺寸大于培养腔的内部尺寸，培养腔的上下两端分别开设有承台。

前述的模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统，一大一小所述透明密封圈之间还设有透明压板，透明压板的尺寸与尺寸较小的透明密封圈的尺寸一致。

前述的模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统，所述活动盖板与培养腔经穿过上下两侧的活动盖板和培养腔腔壁的螺钉连接，培养腔上设有与螺钉配合的固定孔。

前述的模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统，所述支架安装管与通孔经螺纹连接。

前述的模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统，所述培养基循环瓶上设有换气孔, 换气孔上设有微孔过滤膜。

本发明的有益效果

本发明通过利用蠕动泵来进行培养基的循环和提供脉动刺激，并通过简易的培养腔来对血管支架进行培养，大大简化了设备的结构，使设备的结构更加简单，且操作更加方便，成本也得到了极大的降低。

经测试，本发明的设备能够提供与心脏搏动相似的脉动刺激，为血管支架的培养提供了一种模拟生理血流的环境，能够培养出性能更好的组织工程血管。

最主要的是：采用双循环系统，脉动循环回路为灌流培养期间体外构建的组织工程血管提供脉动压变力和切应力刺激以及为管腔内部提供充足的营养物质和持续的气体交换环境；培养基循环回路为灌流培养期间体外构建的组织工程血管的管腔外部提供充足的营养物质和持续的气体交换环境。

附图说明

附图1为本发明系统的结构示意图；

附图2为培养腔的结构示意图。

附图标记说明：1-培养腔，11-方形槽，12-活动盖板，13-培养基循环管接头，14-脉动循环管接头，15-通孔，16-支架安装管，17-螺钉，18-固定孔，19-透明密封圈，20-承台，21-透明压板，2-第一脉动循环管，3-第二脉动循环管，4-脉动蠕动泵，5-第一培养基循环管，6-第二培养基循环管，7-循环蠕动泵，8-培养基循环瓶，81-换气孔，82-微孔过滤膜。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

本发明的实施例

一种模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统，如附图1-2所示，包括有方形的培养腔1，培养腔1对称的两侧分别连接有第一脉动循环管2和第二脉动循环管3，第一脉动循环管2或第二脉动循环管3上设有脉动蠕动泵4，另外对称的两侧分别连接有第一培养基循环管5和第二培养基循环管6，第一培养基循环管5或第二培养基循环管6上设有循环蠕动泵7；所述第一脉动循环管2、第二脉动循环管3、第一培养基循环管5和第二培养基循环管6的另一端均连接在培养基循环瓶8内。

工作原理：向培养基循环瓶8中加入培养基，然后将本系统置于二氧化碳培养箱中，将人工血管安装于培养腔1中，通过脉动蠕动泵4模拟生理血流脉动，向组织工程血管的内部提供脉动式新鲜培养基，并通过循环蠕动泵7向培养腔1中的组织工程血管外部提供循环式新鲜培养基，在整个培养基循环过程中为体外组织工程血管的构建提供充足的营养物质和持续的气体交换环境。

作为优选，所述培养腔1包括有上下开口的方形槽11，方形槽11的上下两侧均设有活动盖板12，便于支架的安装，方形槽11对称的两侧分别设有1个培养基循环管接头13，另外对称的两侧分别设有1个脉动循环管接头14，方形槽11的槽壁上设有与培养基循环管接头13和脉动循环管接头14导通的通孔15，其中与脉动循环管接头14导通的通孔15上还连接有组织工程支架安装管16。培养腔1及其所有附属配件均采用可高温灭菌的材料制成。

使用时，循环管直接连接在接头上即可，方便快捷，而组织工程支架安装管16用于安装人工血管支架，并与脉动循环管导通，传递脉动刺激。

作为优选，所述活动盖板12均为透明材质，便于观察人工血管的生长。

作为优选，所述活动盖板12与培养腔1之间还设有透明密封圈19，每一侧的透明密封圈19共设有层叠的2块，靠近活动盖板12的透明密封圈19的尺寸与活动盖板12一致，另外1块的尺寸小于活动盖板12的尺寸大于培养腔1的内部尺寸，培养腔1的上下两端分别开设有承台20，提高密封效果，避免杂菌进入。

作为优选，一大一小所述透明密封圈19之间还设有透明压板21，透明压板21的尺寸与尺寸较小的透明密封圈19的尺寸一致。

作为优选，所述活动盖板12与培养腔1经穿过上下两侧的活动盖板12和培养腔1腔壁的螺钉17连接，培养腔1上设有与螺钉17配合的固定孔18，方便组织工程支架的安装。

作为优选，所述支架安装管16与通孔15经螺纹连接，经螺纹连接的支架安装管16可以自由的调节伸缩，使得当所制备的组织工程支架的长度发生一定的变化时，不影响正常的安装。

作为优选，所述培养基循环瓶8上设有换气孔81, 换气孔81上设有微孔过滤膜82，微孔过滤膜82可以避免杂菌进入培养基循环瓶8中，避免感染。

Claims (8)

1.一种模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统，其特征在于：包括有方形的培养腔（1），培养腔（1）对称的两侧分别连接有第一脉动循环管（2）和第二脉动循环管（3），第一脉动循环管（2）或第二脉动循环管（3）上设有脉动蠕动泵（4），另外对称的两侧分别连接有第一培养基循环管（5）和第二培养基循环管（6），第一培养基循环管（5）或第二培养基循环管（6）上设有循环蠕动泵（7）；所述第一脉动循环管（2）、第二脉动循环管（3）、第一培养基循环管（5）和第二培养基循环管（6）的另一端均连接在培养基循环瓶（8）内。

2.根据权利要求1所述的模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统，其特征在于：所述培养腔（1）包括有上下开口的方形槽（11），方形槽（11）的上下两侧均设有活动盖板（12），方形槽（11）对称的两侧分别设有1个培养基循环管接头（13），另外对称的两侧分别设有1个脉动循环管接头（14），方形槽（11）的槽壁上设有与培养基循环管接头（13）和脉动循环管接头（14）导通的通孔（15），其中与脉动循环管接头（14）导通的通孔（15）上还连接有支架安装管（16）。

3.根据权利要求2所述的模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统，其特征在于：所述活动盖板（12）为透明材质。

4.根据权利要求3所述的模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统，其特征在于：所述活动盖板（12）与培养腔（1）之间还设有透明密封圈（19），每一侧的透明密封圈（19）共设有层叠的2块，靠近活动盖板（12）的透明密封圈（19）的尺寸与活动盖板（12）一致，另外1块的尺寸小于活动盖板（12）的尺寸大于培养腔（1）的内部尺寸，培养腔（1）的上下两端分别开设有承台（20）。

5.根据权利要求4所述的模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统，其特征在于：一大一小所述透明密封圈（19）之间还设有透明压板（21），透明压板（21）的尺寸与尺寸较小的透明密封圈（19）的尺寸一致。

6.根据权利要求2所述的模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统，其特征在于：所述活动盖板（12）与培养腔（1）经穿过上下两侧的活动盖板（12）和培养腔（1）腔壁的螺钉（17）连接，培养腔（1）上设有与螺钉（17）配合的固定孔（18）。

7.根据权利要求2所述的模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统，其特征在于：所述支架安装管（16）与通孔（15）经螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的模拟脉动血流的双循环组织工程血管体外培养系统，其特征在于：所述培养基循环瓶（8）上设有换气孔（81）, 换气孔（81）上设有微孔过滤膜（82）。