[发明专利]生物人工肝细胞反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种医疗器械，特别涉及一种新型生物人工肝细胞反应器。 

背景技术

生物人工肝可为患者提供短暂的肝功能支持，是目前肝功能衰竭等疾病的有效辅助治疗手段，具有良好的应用前景。生物反应器作为生物人工肝的核心成分，决定了其中细胞的活性及功能，从而也决定了生物人工肝的性能。 

在本发明之前，目前临床使用的生物反应器大致分为四种类型：中空纤维型，单层平板型，灌注床型和包被悬浮型。其中中空纤维型生物反应器是目前应用最多的，它是将一束中空纤维管密封于透明有机材料的外壳中，该纤维将外壳分为内外两个腔，一般内腔流动患者血浆，外腔培养肝脏细胞。该纤维同时还具有半透膜功能，隔离细胞的同时实现物质的双向运输，从而达到肝功能支持的目的。 

然而，该反应器在使用时尚存在一定的缺陷。首先，该反应器中的纤维密集排列，不易放大，容量和有效交换面积小；其次，细胞堆积培养于中空纤维外部，往往容易沉积底部，不能均匀分布于纤维之间；第三，细胞密集堆积培养，营养和氧气交换受限，限制了功能的同时也降低了细胞的活性；最后，肝细胞是锚足样细胞，堆积生长也会造成细胞活性的下降。而在灌注床系统中，肝细胞虽然能贴壁培养，但由于其不能耐受液体循环带来的剪切力，往往容易脱落。 

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，设计、研制一种新型生物人工肝细胞反应器。 

本发明的技术方案是： 

新型生物人工肝细胞反应器，盖子在外壳上端，培养液出口在外壳下端，其主要技术特征在于二层及二层以上平板重心对称设置，每层平板中间设置圆孔，表面设有二个以上小孔，并在平板表面纺有一层壳聚糖纳米纤维支架，平板通过中心圆孔固定在中空支架上，中空支架侧面设置侧孔。 

本发明的优点和效果在于用多层平板解决了中空纤维型反应器不能放大，容量和有效交换面积低的问题，并同时能使细胞均匀贴壁培养。培养液自中间向四周辐射状流动，解决了反应器容易堵塞，溶液交换不均匀的问题。多层平板表面静纺的壳聚糖纳米纤维能促进肝细胞粘附，解决了细胞贴壁不稳定，容易脱落的问题。 

具体而言： 

(1)反应器的大小可以通过增减平板层数来任意放大和缩小；多层圆形平板层叠，在增加反应器的有效交换面积的同时，减小反应器体积，从而克服中空纤维型反应器不能放大，容量和有效交换面积低的缺点。 

(2)细胞由中空支架上的开口加入，最后贴壁培养于各层平板上，这样既满足了肝脏细胞需贴壁培养的要求，又能使细胞均匀分布。 

(3)培养液循环时，是由中空支架侧孔流出，然后再由中心向四周辐射状流出，这样培养液能充分与细胞接触，带给细胞营养的同时，将细胞分泌的有用成分带走，从而实现营养物质的充分交换。 

(4)细胞支架采用壳聚糖纳米纤维膜，能很好的促进肝细胞在其表面的粘附，从而耐受培养液循环带来的剪切力。 

本发明的其它优点和效果将在下面继续说明。 

附图说明

图1--本发明结构原理示意图。 

图2--本发明每层平板表面结构示意图。 

图3--本发明应用示意图。 

具体实施方式

如图1、图2、图3所示： 

整个肝细胞反应器由二层及二层以上的多层平板3、中空支架5和外壳4组成；本例中有50层的平板3，重心对称设置；在每层平板3的表面设置多个小孔8，小孔8呈等边排列，直径采1cm，同时在其表面纺上一层壳聚糖纳米纤维支架10；每二层平板3之间距离相等，每层平板3中间开有直径2cm的圆孔9，以使中空支架5穿过固定；中空支架5上端开口，下端封闭，其侧面设置有数个侧孔7，与平板3数一一对应，即本例中设置50个侧孔7，且每个侧孔7均位于每层平板3表面处；平板3、中空支架5均设置在外壳4内，上面用盖子2密封，盖子2上设有培养液及 细胞入口1，外壳4底部中间设置培养液出口6； 

应用时： 

首先将培养液出口6关闭，然后将混有肝细胞的培养液11由培养液及细胞入口1加入，培养液11经过中空支架5，由于中空支架5底部封闭，只能由中空支架5的侧孔7向每层平板3流出，最终充盈整个反应器外壳4，细胞在流动过程中，均匀地分布于各层平板3表面；加样结束后，将培养液及细胞入口1密闭，并将整个的反应器置于37℃环境下静止半小时，使肝细胞能贴壁于壳聚糖纳米支架材料10表面。