[发明专利]一种具有培养腔旋转的可调控灌注式血管组织工程反应器

说明书

技术领域

本发明涉及细胞培养、组织工程领域，更具体地说是涉及一种具有培养腔旋转功能的血管组织工程反应器。

背景技术

迄今为止，自体移植、同种异体血管、异种血管、以及人工合成血管都不能够成为理想的动脉血管替代物(特别是6mm口径以下的血管)，但是近年来用动脉血管组织工程生物反应器构建和研究组织工程化动脉血管为这一领域带来了希望。目前，动脉血管组织工程用生物反应器的研究内容主要包括：

1.对血管组织实现和控制细胞在支架中的均匀、高密度接种：近年的研究发现直接灌注式生物反应器在细胞接种密度和均匀性方面优于静态、旋转搅拌式等非直接灌注式生物反应器，这一技术已应用于心肌细胞、血管组织和肝细胞组织工程

2.改善传质状况：对于血管组织，壁面旋转式生物反应器通过动态旋转层流流动为细胞提供了一定的低剪切应力，较好地改善了传质状况培养效果优于旋转-搅拌式生物反应器壁面旋转式生物反应器的灌注率、对细胞施加的切应力大小、细胞营养物和代谢物传质的平衡等问题都会对培养效果产生影响，因此需要针对特定的组织控制、调节灌注率等参数，以获得优化的传质效果。

3.在血管组织工程化培养中施加适当的机械力，控制动脉血管的工程化组织构建：大量的研究表明流体剪切应力对血管内皮细胞的生长有非常显著的影响，周期性机械伸张可以提高种植在聚合物支架材料上的平滑肌细胞构建的组织机构性能和弹性蛋白的表达，径向脉动应力可以改善组织工程血管的结构强度。因此，在组织工程化培养过程中施加力学载荷，能够直接促进细胞在特定的生长期向多功能分化，促进工程化组织的构建。

Boris A.Nasseri等设计了一种组织工程血管生物反应器用于细胞接种和培养(Dynamic Rotational Seeding and CellCulture System for Vascular Tube Formation.TissueEngineering 2003；9(2)：291-299.)：用杂交炉为血管培养提供旋转动力，通过血管培养腔绕杂交炉中心轴的旋转产生培养液相对于血管壁的壁面旋转，改善传质；反应器采用血管内灌注的方式。

Ralf Sodian等设计了一种组织工程血管生物反应器用于血管的灌流接种和培养(Tissue-Engineering Bioreactors：A NewCombined Cell-Seeding and Perfusion System for VascularTissue Engineering.Tissue Engineering 2002；8(5)：863-870.)：以气动方式挤压培养液储存腔硅胶隔膜产生脉动流，进行脉动流灌注培养，将细胞接种与脉动流灌注培养结合，动态接种改善细胞分布；血管内灌注脉动流；反应器采用血管内灌注的方式，培养腔无壁面旋转。

Chrysanthi Williams等设计了一种由蠕动泵提供动力，血管内外都可以灌流的组织工程血管生物反应器用于小口径血管培养，外灌流改善细胞营养状况，内灌流提供剪切应力和脉动流环境，培养腔无壁面旋转(Perfusion Bioreactor for SmallDiameter Tissue-Engineered Arteries.Tissue Engineering2004；10(5-6)：930-941.)。

Yuji Narita等设计了一种模拟生理脉动流的血管组织工程反应器(Novel Pulse Duplicating Bioreactor System forTissue-Engineered Vascular Construct.Tissue Engineering2004；10(7-8)：1224-1233.)：通过球囊式腔的往复运动推动顺应性腔中的培养液，产生脉动流，在培养腔前后设置调节阀和带有单向阀的储液腔模拟生理状态下的脉动波形；灌注方式为血管内灌注，无壁面旋转。