[发明专利]血管组织工程生物反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物医学工程领域，具体涉及一种血管组织领域中模拟小 口径血管血流动力学环境从而促进细胞在三维支架上生长、增值、分化的血管 组织工程生物反应器。

背景技术

组织工程学是20世纪80年代后期开始兴起的一门交叉学科，它的基本方 法是在一种可生物降解的三维支架材料上种植人体活细胞，在体内或者体外培 养成相应的组织，达到修复组织缺损或者功能重建的目的。其中，研究开发具 有功效的小口径组织工程血管一直被认为是组织工程领域中的一个难题。血管 组织工程的一般方法是将体外培养扩增的血管平滑肌细胞、内皮细胞种植于可 降解吸收的三维支架上，被接种细胞在模拟的血流动力学环境下生长、增殖以 及分化，形成具有功效的血管替代物。因而，流体动力学因素对细胞的生长、 增殖、分化起着重要的作用，而人体内小口径血管的血流都是一种脉动流，经 过大量的研究证明，在非脉动流的环境下，将会影响细胞的生长、增殖、分化。 例如，湍流的环境会损伤内皮细胞，无脉动的层流会使平滑肌细胞由收缩型转 变为合成型。现有的血管组织工程生物反应器的模拟血流动力学环境是采用蠕 动泵或呼吸机作为模拟心脏的动力装置，这些动力装置无法模拟出人体的脉动 流。此外，目前血管组织工程生物反应器是先把细胞经旋转后接种在三维支架 上，然后再把三维支架接入反应器上。这样的操作容易造成污染，并且不能进 行细胞的二次接种。

发明内容

有鉴于此，本发明所解决的技术问题在于提供一种模拟人体小口径血管脉 动流的脉动流控制装置，在培养室能使细胞旋转接种以及在脉动流环境中培养， 并且可以进行细胞二次接种的血管组织工程生物反应器。

为了实现上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：一种血管组织 工程生物反应器，包括模拟血流动力学装置、三维支架以及培养室，所述的模 拟血流动力学装置为脉动流控制装置，所述的培养室串联在所述脉动流控制装 置内，所述的培养室包括密封配合的旋转器件以及密封腔体，该旋转器件包括 固定有三维支架的旋转杆以及使旋转杆转动的驱动装置，该旋转杆位于密封腔 体内。

上述脉动流控制装置包括脉动控制仪，以及与脉动控制仪连接的直线电动 机，该直线电动机的活塞将信号传递到带两个反向机械瓣膜的硅橡胶囊，硅橡 胶囊分别与顺应腔、内外储液箱相连通，所述脉动流控制装置的连接管路中还 设置流体波形监测器、流量计以及后负荷控制系统。

上述顺应腔的材料可为玻璃或有机玻璃或聚碳酸酯。

上述三维支架材质可为聚乳酸聚乙醇酸共聚物。

上述三维支架可为圆管形，管壁上设有一个以上的通孔。

上述旋转器件与密封腔体采用硅橡胶O型的密封圈密封配合。

本发明达到的技术效果如下：

本发明血管组织工程生物反应器的模拟血流动力学装置为脉动流控制装 置，来模拟心脏的动力作用，提供人体的脉动流，从而使培养室中细胞在模拟 人体的脉动环境中更好地生长、增殖、分化。脉动流控制装置中还串联一培养 室，它包括密封配合的旋转器件和密封腔体。旋转器件包括低速直流电机、带 齿轮的旋转杆，旋转杆位于密封腔体的内部，旋转杆为三维支架提供固定作用， 三维支架接在带齿轮的内的接头上，并用无菌手术缝线绑紧。低速直流电机为 旋转杆的驱动装置，通过与旋转杆上的齿轮啮合来驱动旋转杆转动，从而实现 了三维支架的内腔旋转。使用时，用无菌注射器吸取预先制备的血管平滑肌细 胞悬浮液，从医用三通阀的一个接口注入到三维支架，从而实现了细胞在三维 支架上的内旋转接种，以及还可以进行二次接种，从而实现了方便细胞的取放 以及可使细胞均匀地黏附在三维支架上，从而避免先把细胞经旋转后接种在三 维支架上，然后再把三维支架接入反应器上造成的污染。

附图说明

图1为本发明血管组织工程生物反应器的结构示意图。

图中标号说明如下：