CN2514001Y - 一种生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型的名称为一种生物反应器。本实用新型的目的是提供一种交换效率较高的生物反应器,该生物反应器可以使培养的细胞尽可能大的发挥其功能。一种生物反应器,它由至少一个反应单元组成;所述反应单元包括密封的壳体、设于壳体内平行排列的若干半透膜中空纤维;所述壳体由两端的封头及侧壁组成,在一端的封头上设有与所述中空纤维腔相通的细胞注入口,在侧壁上分别设有循环液入口和循环液出口。所述侧壁的横截面为方形,也就是说壳体是呈长方体形或正方体形。本实用新型提高了细胞与新鲜液体的接触面积,有利于营养与氧气的供应,可以改善细胞的功能与存活,使反应器的效率大幅度增加。

Description

一种生物反应器

技术领域

本实用新型涉及生物反应器。

背景技术

用于生物型人工肝的生物反应器，其原理是将人或动物的肝细胞在体外与某种形式的可使细胞在一定时间内保持功能的装置组成培养系统，再在特定的循环系统中使患者血液与培养的肝细胞进行物质交换，从而起到类似于肝脏的支持作用。这种方法的好处是可以提供一个最接近正常肝脏的支持系统，在理论上可以完全或在不同程度上替代肝脏的所有功能，包括解毒，物质代谢，转化和合成功能。生物型人工肝研究的最理想的结果是使其在体外能够长期替代正常的肝脏功能。目前的培养技术已经使肝细胞在体外短期存活并保持功能，因此可以制成用于短期支持肝脏功能的体外肝脏支持系统。因为肝细胞对体外的培养条件要求严格，存活时间有限，传代困难，所以生物反应器的设计难度也很大。理想的生物反应器应当能够提供接近于肝细胞体内生长的环境，使所培养的细胞最大程度的发挥功能。现在已认识到肝细胞在体外较好的存活与功能的发挥需要有合适的细胞外基质和三维支持结构的存在，很多生物工程学的技术也广泛的应用到生物反应器的设计中，包括使用各种改进的细胞外基质，多层板结构的单层培养，空心纤维，微载体培养，球形聚集培养，以及用不同基质制成的海绵状的三维支持结构等。目前通常临床上使用的生物反应器，其循环液的流向与内设的中空纤维纵轴方向平行，中空纤维内外的细胞与液体之间靠对流和浓度扩散的被动交换方式进行物质交换，交换效率受到很大限制；为了交换效率，反应室内的中空纤维一般较长，不利于细胞的填装，填装后的细胞很难均匀分布，反应器中的细胞容易堆积下沉。由于这些原因，反应器中的细胞体外存活率较低，细胞体外功能低下，很难做到商品化。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种交换效率较高的生物反应器，该生物反应器可以使培养的细胞尽可能大的发挥其功能。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种生物反应器，它由至少一个反应单元组成；所述反应单元包括密封的壳体、设于壳体内平行排列的若干半透膜中空纤维；所述壳体由两端的封头及侧壁组成，在一端的封头上设有与所述中空纤维腔相通的细胞注入口，在侧壁上分别设有至少一个循环液入口和至少一个循环液出口 。

所述侧壁的横截面为方形，也就是说壳体是呈长方体形或正方体形。

为了使循环液与中空纤维能够充分接触，所述循环液入口和循环液出口分别设于所述相对的两个壁上。理想的情况是所述循环液入口和循环液出口分别位于近所述壳体的不同封头端。

为了使细胞能够顺利注入中空纤维，并能够均匀分布，与所述细胞注入口相对侧的封头上设有排气口。

为了防止注入细胞时细胞外泄，在靠近所述细胞注入口处，所述中空纤维之间设有隔离密封胶，所述隔离密封胶的边缘与所述壳体的内壁密封连接。

根据具体情况，决定组成本实用新型的反应单元的数量，例如可以由4个反应单元串联，反应单元之间两端的封头靠接在一起。同时每个反应单元上所设循环液入口及循环液出口的数量也可以根据实际情况进行调整。

本实用新型由于采用上述设计，具有以下优点：1、由于循环液入口和循环液出口分别设于壳体相对的两个壁上，所以循环液流向与中空纤维纵轴为非平行，从而改变了中空纤维内外的细胞与液体之间靠对流和浓度扩散的被动交换方式，同时也增大了细胞与液体之间的接触面积，有利于营养的供应和代谢物的及时清除。2、采用多个反应单元的结构，使得在循环液总容量一定的情况下，可以缩短反应器内中空纤维的长度，既能使细胞装填容易，还可以使装填后的细胞分布均匀，同时在单位时间内增加了新鲜循环液的输入，提高了细胞与新鲜液体的接触面积，有利于营养与氧气的供应，可以改善细胞的功能与存活，使反应器的效率大幅度增加。3、中空纤维的横向排列方式可以防止细胞下沉。4、在保证循环液体总流量的情况下，多个反应单元的结构使得反应器内循环液的流速比现有的产品要低，相应减小了对细胞的剪切力，有利于细胞的存活，同时减少了对中空纤维的压力，可以延长其使用寿命。

本实用新型的反应器除了可以用做人工肝之外，还可以用于如杂交瘤等其它细胞的培养，也可以用于微生物的培养，在医疗及生物技术领域具有广泛的应用价值。

下面结合附图对本实用新型的具体实施例做进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型反应单元的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为本实用新型外观图。

图4为图3的侧视图。

具体实施方式

如图3、图4所示，本实用新型由四个反应单元1串联组成，反应单元1之间两端的封头111、111’靠接在一起。

如图1、图2所示，反应单元1包括密封的壳体11及设于壳体11内平行排列的若干由铜仿膜制成的中空纤维12。壳体11为一由塑料制成的长方体，由两端的封头111、111’及侧壁112组成。在一端的封头111上设有与中空纤维腔相通的细胞注入口2，另一端的封头111’上设有排气口3。在两个相对的侧壁112上分别设有一个循环液入口4和一个循环液出口5，循环液入口4和循环液出口5分别位于近壳体的不同封头111、111’端。在靠近细胞注入口2处，在中空纤维12之间设有隔离密封胶6，隔离密封胶6的边缘与壳体11的内壁密封连接。

本实用新型的壳体11还可以用玻璃、金属等材料制成。中空纤维12还可以由聚砜膜等其它半透膜制成。同时，本实用新型壳体的形状也可以根据实际需要来进行调整，例如还可以设计成多边形、圆形的柱体等。本实用新型单元之间的连接关系可以是多样的，单元之间可以相互连接，也可以分开放置。

Claims (8)

1、一种生物反应器，其特征在于：它由至少一个反应单元组成；所述反应单元包括密封的壳体、设于壳体内平行排列的若干半透膜中空纤维；所述壳体由两端的封头及侧壁组成，在一端的封头上设有与所述中空纤维腔相通的细胞注入口，在侧壁上分别设有至少一个循环液入口和至少一个循环液出口。

2、根据权利要求1所述的一种生物反应器，其特征在于：所述侧壁的横截面为方形。

3、根据权利要求2所述的一种生物反应器，其特征在于：所述循环液入口和循环液出口分别设于所述相对的两个壁上。

4、根据权利要求3所述的一种生物反应器，其特征在于：所述循环液入口和循环液出口分别位于近所述壳体的不同封头端。

5、根据权利要求1所述的一种生物反应器，其特征在于：与所述细胞注入口相对侧的封头上设有排气口。

6、根据权利要求1所述的一种生物反应器，其特征在于：所述循环液入口及所述循环液出口各为一个。

7、根据权利要求1所述的一种生物反应器，其特征在于：在靠近所述细胞注入口处，所述中空纤维之间设有隔离密封胶，所述隔离密封胶的边缘与所述壳体的内壁密封连接。

8、根据权利要求1所述的一种生物反应器，其特征在于：反应器由4个反应单元串联组成，反应单元之间两端的封头靠接在一起。

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