CN203802865U - 充填复合材料和微载体的生物人工肝反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种充填复合材料和微载体的生物人工肝反应器，包括反应器外壳及设于反应器外壳两端的端盖，所述反应器外壳内填充有包含微载体的液体，所述反应器外壳内还布置有圆柱形的复合材料卷，复合材料卷中插设有多根中空纤维，中空纤维的两端仅分别与两端盖上的血液入口和血液出口相连通，复合材料卷与反应器外壳轴向相同布置且复合材料卷的外径和反应器外壳的内径相配合，所述复合材料卷为单层的复合材料螺旋盘卷得到，所述复合材料由一层无纺布及其上覆盖的细菌纤维素薄膜构成。本实用新型将螺旋形盘卷有中空纤维的复合材料卷置入生物人工肝反应器中，使得细胞附着在复合材料上，促进肝细胞的3-D培养，细胞形态更完整，培养效果更佳。
Description
技术领域
本实用新型涉及生物人工肝技术领域，具体地指一种充填复合材料和微载体的生物人工肝反应器。
背景技术
我国是世界上肝病最严重的国家，每年肝衰竭新发病人数超过100万，每年约50万肝功衰竭患者因得不到有效治疗而死亡。治愈机会只有一种，即肝移植，但由于肝脏来源困难，等待时间长，或根本没有机会得到供肝，因此绝大多数病人根本没有生存机会。因此，急需人工肝系统维持病人生命，等待肝移植机会，或病人自身肝恢复的机会。
但由于传统的人工肝(即物理人工肝)成本极高，大多数病人都无法承担，疗效非常有限，不能明显减少肝功能衰竭的死亡率，故临床应用受到限制。近年来，将活性肝细胞或类肝细胞加入到人工肝系统内以改进疗效，已成为世界研发热点，这种以肝细胞充填反应器为基础的人工肝称为生物人工肝(bio-artificial liver，BAL)，大量研究证明其疗效明显优于物理人工肝，能明显减少肝功能衰竭病死率，明显延长生存期，为急性肝功能衰竭病患的自身肝脏恢复和慢性肝功能衰竭病患等待肝移植创造了条件。
现有生物人工肝反应器一般结构由圆柱形反应器外壳和填充壳体内的中空纤维构成。由于中空纤维在外壳成束排列，肝细胞贴壁在中空纤维的外膜上，影响细胞生长和物质交换效率，是一种2-D培养，并且细胞生长时易堵塞纤维膜孔，进一步影响膜的物质交换，很多肝细胞不能得到有效供养，培养效果不理想。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有生物人工肝反应器结构不合理，导致肝细胞培养效果不理想的缺陷，提供一种充填复合材料和微载体的生物人工肝反应器，特别适合L-02细胞培养。
为实现上述目的，本实用新型所设计的充填复合材料和微载体的生物人工肝反应器，包括反应器外壳及设于反应器外壳两端的端盖，一端盖上设有血液入口，另一端盖上设有血液出口，所述反应器外壳上还设有肝细胞灌注口，所述反应器外壳内填充有包含微载体的液体，所述反应器外壳内还布置有圆柱形的复合材料卷，所述复合材料卷的两端为开口，复合材料卷中插设有多根中空纤维，所述中空纤维的两端仅分别与两端盖上的血液入口和血液出口相连通，所述复合材料卷与反应器外壳轴向相同布置且复合材料卷的外径和反应器外壳的内径相配合，所述复合材料卷为单层的复合材料螺旋盘卷得到，所述复合材料由一层无纺布及其上覆盖的细菌纤维素薄膜构成。
优选地，所述复合材料卷中复合材料之间的层间距与中空纤维的直径间隙配合。
优选地，所述中空纤维与相邻的中空纤维之间的距离大于200微米。实验证明，中空纤维的间距该距离以上时，肝细胞生长更好。
优选地，所述复合材料的厚度为0.3～1.2毫米。
细菌纤维素(Bacterial cellulose)是由葡糖醋杆菌等产生的多葡糖纤维素。由细菌合成纤维素是一个低能耗的绿色过程，其以无毒的水溶性D葡萄糖为碳源，通过静态培养在培养基液体与空气界面之间由无病原的醋酸菌生产出纤维素。在纤维素的生物合成过程中，醋酸菌的运动控制了所分泌的微纤维的堆积和排列。通常醋酸菌在培养液中在三维方向的自由运动，形成高度发达的精细网络织态结构。其特性如下：
①细菌纤维素与植物纤维素相比无木质素、果胶和半纤维素等伴生产物，具有高结晶度(可达95％，植物纤维素的为65％)和高的聚合度(DP值2000～8000)；
②超精细网状结构。细菌纤维素纤维是由直径3～4纳米的微纤组合成40～60纳米粗的纤维束，并相互交织形成发达的超精细网络结构；
③细菌纤维素的弹性模量为一般植物纤维的数倍至十倍以上，并且抗张强度高；
④细菌纤维素有很强的持水能力(water retention values,WRV)。未经干燥的细菌纤维素的WRV值高达1000％以上，冷冻干燥后的持水能力仍超过600％。经100℃干燥后的细菌纤维素在水中的再溶胀能力与棉短绒相当；
⑤细菌纤维素有较高的生物相容性、适应性和良好的生物可降解性；
⑥细菌纤维素生物合成时的可调控性。
细菌纤维素具有较高的生物相容性，且它是由细菌生长构成，具有精细的网络结构，通透性好，更有利于L-02细胞贴敷于其表面生长。将细菌纤维素薄膜覆盖在无纺布之上，使其具有较好的可造型性，易弯折卷曲，单层的复合材料在盘绕时通过中空纤维间隔起来，细胞可自由穿过，实现真正的3-D培养，有利于细胞生长和提高细胞物质交换效率。
本实用新型的有益效果：通过改进现有生物人工肝反应器的结构，将螺旋形盘卷有中空纤维的复合材料卷置入生物人工肝反应器中，使得细胞附着在复合材料上，促进肝细胞的3-D培养，细胞形态更完整，培养效果更佳，同时增加的微载体使未附着在复合材料上的肝细胞依附微载体悬浮在反应器内生长。此外，本实用新型结构简单，易于实现，具有较好的实用性。
附图说明
图1为本实用新型充填复合材料和微载体的生物人工肝反应器的结构示意图。
图2为图1中A—A的剖视结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
如图1、2所示，充填复合材料和微载体的生物人工肝反应器包括反应器外壳1及设于反应器外壳1两端的端盖2，一端盖2上设有血液入口5，另一端盖2上设有血液出口6，反应器外壳1上还设有肝细胞灌注口7，反应器外壳1内填充有包含微载体8的液体，反应器外壳1内还布置有圆柱形的复合材料卷3，复合材料卷3的两端为开口，复合材料卷3中插设有多根中空纤维4，中空纤维4的两端仅分别与两端盖2上的血液入口5和血液出口6相连通，复合材料卷3与反应器外壳1轴向相同布置且复合材料卷3的外径和反应器外壳1的内径相配合，复合材料卷3为单层的复合材料3.1螺旋盘卷得到，复合材料3.1由一层无纺布及其上覆盖的细菌纤维素薄膜构成。复合材料3.1的厚度为0.5毫米。复合材料不宜过厚，要使细胞能自由穿过。包含微载体8的液体为细胞培养液，本实施例为肝细胞培养液。
复合材料卷3中复合材料3.1之间的层间距与中空纤维4的直径间隙配合。中空纤维4与相邻的中空纤维4之间的距离大于200微米。
使用上述生物人工肝反应器时，可以采用规模化普通培养液法培养的L-02细胞，收获活性细胞，活性率在98％以上。然后在生物柜中无菌操作，将少量肝细胞灌注入并保留于上述生物人工肝反应器中。培养一定时间，肝细胞数达到3.0×109至5.0×109个之后，排除空气，封闭出入口，将上述生物人工肝反应器封存于无菌袋中，置0～4℃保存待用。
Claims (4)
1.一种充填复合材料和微载体的生物人工肝反应器，包括反应器外壳(1)及设于反应器外壳(1)两端的端盖(2)，一端盖(2)上设有血液入口(5)，另一端盖(2)上设有血液出口(6)，所述反应器外壳(1)上还设有肝细胞灌注口(7)，其特征在于：所述反应器外壳(1)内填充有包含微载体(8)的液体，所述反应器外壳(1)内还布置有圆柱形的复合材料卷(3)，所述复合材料卷(3)的两端为开口，复合材料卷(3)中插设有多根中空纤维(4)，所述中空纤维(4)的两端仅分别与两端盖(2)上的血液入口(5)和血液出口(6)相连通，所述复合材料卷(3)与反应器外壳(1)轴向相同布置且复合材料卷(3)的外径和反应器外壳(1)的内径相配合，所述复合材料卷(3)为单层的复合材料(3.1)螺旋盘卷得到，所述复合材料(3.1)由一层无纺布及其上覆盖的细菌纤维素薄膜构成。
2.根据权利要求1所述充填复合材料和微载体的生物人工肝反应器，其特征在于：所述复合材料卷(3)中复合材料(3.1)之间的层间距与中空纤维(4)的直径间隙配合。
3.根据权利要求2所述充填复合材料和微载体的生物人工肝反应器，其特征在于：所述中空纤维(4)与相邻的中空纤维(4)之间的距离大于200微米。
4.根据权利要求3所述充填复合材料和微载体的生物人工肝反应器，其特征在于：所述复合材料(3.1)的厚度为0.3～1.2毫米。
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