[发明专利]一种细胞反应器及包括该反应器的人工肝支持系统

说明书

技术领域

本发明属于生物医学技术领域，具体涉及一种细胞反应器及其制备方法和再生方法，还涉及包括该细胞反应器的人工肝支持系统。

背景技术

肝功能衰竭是各种肝病的终末期表现，其发生率和死亡率很高，人工肝支持系统是目前较方便有效的治疗手段，它可为患者提供肝功能支持治疗，从而使患者成功过渡到肝移植或者自身受损肝脏功能恢复。人工肝包括三种类型：非生物型人工肝、生物型人工肝和混合型人工肝。其中非生物型人工肝包括血液透析、血浆置换、活性炭吸附等，虽然可以起到一定的解毒作用，但与真正的肝脏功能相差甚远。而生物型人工肝由于使用生长有肝细胞的细胞反应器对患者血浆进行解毒和代谢，其功能更完善，但是患者血液中大量的毒性物质难以短期内清除，会对细胞反应器内的肝细胞产生损伤。混合型人工肝系统综合了前两种人工肝的优点，先将血液/血浆通过非生物肝循环，降低血中有毒物质的浓度，然后再通过生物肝进行解毒、代谢、合成和分泌，其替代肝脏的作用最好，因此具有良好的应用前景。

混合型人工肝系统和生物型人工肝系统中真正发挥肝脏功能的是生物肝循环部分，但生物肝循环装置类型繁多，目前尚无最佳方案。由于生物肝循环部分是人工肝的主要部分，因此对这部分的改良是人工肝发展的重点。目前，世界上多个国家的研究中心对生物人工肝中使用的细胞材料和细胞反应器类型进行了大量研究，并且已有部分生物人工肝系统进入临床试验阶段，并获得了一定的疗效。而国内目前尚无可应用于临床的生物人工肝及其装置。细胞反应器作为生物人工肝系统的核心成分，不仅直接影响其中装载细胞的活性及功能，而且也直接影响生物人工肝系统的安全性。在本发明之前，临床使用的细胞反应器大致分为4种类型：中空纤维型，单层平板型，灌注床或支架型和微囊包被悬浮型。其中中空纤维型细胞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，一般内腔流动患者的血浆，外腔可装置培养的肝脏细胞。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，从而达到透析和解毒功能的目的。

然而，该反应器在生物人工肝的制备中存在一定缺陷。首先，该反应器中的中空纤维密集排列，使管外的容量和有效交换面积很小，不易装载大量肝细胞；其次，当肝细胞装入后细胞不能均匀分布于中空纤维之间，导致血浆从无细胞的空隙通过使细胞的解毒效率降低；第三，装入的肝细胞容易密集堆积，使细胞营养成分交换受限，降低了肝细胞的活性和功能。

理论上，理想的细胞反应器应具备以下条件：1、中空纤维外有容纳足够肝细胞的空间，使一个细胞反应器能满足对1例肝衰竭患者的治疗。2、能够提供肝细胞存活和功能的微环境。3、允许中小分子通过中空纤维双向运输，并阻隔大分子物质交换。4.尽可能延长细胞反应器应用于治疗的时间，或能够再生使用。然而，到目前为止国际上还没有符合这些条件的细胞反应器应用于临床。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种细胞反应器，该细胞反应器避免了中空纤维型生物反应器内中空纤维外空间狭小和肝细胞装置后分布不均的问题。还可以解决肝细胞直接培养在生物反应器内肝细胞生长不良及难以观察肝细胞生长情况的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案是：

本发明提供了一种细胞反应器，所述细胞反应器包括一个容器，该容器底部设有液体出口，容器顶部设有封盖，封盖上设有液体入口，容器底部和容器顶部封盖内分别设有一层100～400目的滤网，液体出口和入口处设置有与其密封配合的盖子，容器内部两层滤网之间容纳长有肝细胞的微载体和树脂的混合物。

本发明所述的细胞反应器中装载长有肝细胞的微载体和树脂的混合物，其中所述肝细胞为动物或人的原代肝细胞、永生化的人或动物肝细胞系或肝肿瘤细胞，所述树脂颗粒直径为100～4000μm，树脂占装载总体积的5～30％，所述长有肝细胞的微载体与树脂混合的体积比为3∶1～9∶1。掺入树脂的目的是为增加流过反应器的液体与肝细胞的接触面积，由于细胞培养的微载体的直径一般在50～200μm左右，本发明使用的树脂直径比微载体大2～20倍，当将微载体与比其直径大的树脂混合后，混合物中会存在很多孔隙，因此可以保证流过细胞反应器的液体与微载体上肝细胞的充分接触。所用的树脂颗粒可以是任何医用树脂材料制备的树脂颗粒，其具体材料包括但不局限于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯、氟化乙丙烯聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氧甲烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚氨酯、硅橡胶、聚砜、聚乳酸、聚羟基乙酸等。