[实用新型]一种组织工程软骨体外培养装置

说明书

技术领域

本实用新型属于生物医学工程技术领域，尤其涉及一种组织工程软骨 体外培养装置。

背景技术

软骨在关节的运动功能中发挥着重要的作用。然而，关节软骨损伤是 十分常见的疾病，临床上各种原因进行的关节镜手术约60％的病人均发现 有软骨损伤，20％为较重的软骨损伤。由于软骨内缺乏血管组织，而且软 骨细胞被包裹在基质成分中，不能迁移到损伤部位修复缺损，致使关节软 骨损伤后的自愈能力很差，不能实现再生。软骨损伤如不及时治疗，易造 成后期关节面软化，严重的可出现大片脱落，使软骨下骨层裸露，造成关 节弹响、僵硬、疼痛加重等，最终需要关节置换，严重地影响患者的生活 质量。因此，如何实现损伤部位软骨组织天然结构与功能的恢复是软骨损 伤治疗的最终目的。此外，软骨在整形外科也有广泛的应用，可作为面部 填充、鼻梁垫高塑形、畸耳再造、眼部修饰、乳房填充等手术的供体材料， 但目前缺乏具有良好生物相容性和力学性能的软骨组织。

传统的治疗方法有关节灌洗术、关节清理术、微骨折手术、骨膜移植、 软骨移植和自体软骨细胞移植等，已广泛用于关节软骨的损伤修复，但临 床应用结果显示，这些方法均存在不足。例如，关节清理术只能暂时缓解 症状，不能有效治疗软骨损伤；微骨折手术只能在缺损部位再生纤维软骨， 不能达到正常软骨的力学要求，存在后期退化的隐患；自体软骨移植效果 较好，仅适用于软骨缺损面积较小(＜2cm²)的损伤治疗；异体软骨移植 可用于较大缺损修复，但供体来源有限，并有感染传染病、免疫排斥的风 险。临床研究还表明，软骨细胞移植是目前修复关节软骨损伤、实现功能 重建的有效途径，基于软骨组织的结构，如何在体外条件下构建组织工程 软骨，用于软骨损伤的修复，为软骨缺损治疗提供更好的选择，具有很好 的临床应用价值。

然而组织工程的方法将软骨细胞与生物可降解材料复合构建组织工 程软骨时，通常采用静态培养，导致体外构建的软骨组织容易形成中空等 缺陷，其力学性能与正常的软骨相比相差甚远，无法达到临床移植的要求。 目前报道的软骨细胞动态培养方式涉及的施力形式主要是灌流和直接施 加压力的方法，环境都没有在封闭的环境下，存在培养的时间受到限制等 许多缺陷。

发明内容

本实用新型的目的是提供组织工程软骨体外培养装置，以克服现有技 术静态培养培养的缺陷，模拟一个体内动态静压力的软骨力学环境，能提 供一种施加不同频率和大小的静压应力，动态构建人体软骨的装置。

为了实现上述目的，本实用新型计数方案如下：

一种组织工程软骨体外培养装置，所述装置包括机架，所述机架上设 置有软骨培养机构，所述装置还包括为所述软骨培养机构输送培养液的培 养液循环机构和为所述软骨培养机构施加动态的静压力的动态静压施加 机构，以及用于控制所述培养液循环机构的培养液输入和输出的动态密封 机构。

进一步地，所述机架包括上平台(34)和下平台(36)，以及支撑上 平台(34)和下平台(36)的支撑杆(1)，所述动态密封机构、动态静压 施加机构、软骨培养机构安装在上平台(34)上，所述培养液循环机构安 装在下平台(36)上。

本实用新型所述软骨培养机构包括至少一个培养室，所述动态静压施 加机构包括与所述培养室对应的至少一个加压室，每个加压室分别设置有 各自的进气口，各进气口通过进气管(16)连接分流接头(21)，分流接 头(21)连接到气体汇总口(23)，所述气体汇总口(23)连接到外部气 源。

进一步地，所述培养室上部封盖有密封板(29)，所述加压室固定在 所述密封板(29)上。

本实用新型所述培养液循环机构包括依次连接的培养液输入口(2)、 第一储液罐(11)、第一蠕动泵(37)、培养液输入管(38)、培养室压力 引导板(42)，依次连接的培养液输出管(48)、第二蠕动泵(51)、第二 储液罐(44)、第二过滤器(49)、培养液输出口(35)，以及用于驱动第 一蠕动泵(37)和第二蠕动泵(51)的第一步进电机(3)、第二步进电机 (33)。