[发明专利]基于人iPSCs诱导类肝细胞及多层多孔生物反应器的生物人工肝

说明书

本发明公开了基于人iPSCs诱导类肝细胞及多层多孔生物反应器的生物人工肝，血浆分离/回输循环部分包括顺序相连的血液输入管、气管弹簧夹、血液输入蠕动泵、肝素泵、血浆分离柱、第一压力监测仪和加热器，细胞反应器/血浆成分交换双循环部分包括与血浆出口顺序相连的血浆输入蠕动泵及37℃专用培养箱内的半透膜交换柱、血浆置换蠕动泵、红细胞池、膜肺、多层多孔生物反应器、第二、第三压力监测仪，第三压力监测仪的出口与血细胞出口一并接入第一压力监测仪的入口，再依次连接加热器和血液输出管。本发明通过两循环部分配合可维持细胞所需的温度和供氧，同时提高液体交换效率和生物相容性，满足临床需求，同时可降低异种病毒感染风险及免疫反应风险。

技术领域

本发明涉及生物人工肝技术领域，尤其涉及一种基于iPSCs诱导类肝细胞及多层多孔生物反应器的生物人工肝。

背景技术

生物人工肝（bioartificial liver，BAL）是利用人源性或者动物源性肝脏细胞暂时或者部分替代体内的衰竭的肝脏功能，可以协助治疗肝衰竭或者相关肝脏疾病的一种新型肝脏支持系统。BAL不仅具有肝脏解毒功能，而且可通过反应器内肝细胞达到肝脏合成、代谢、分泌等功能，有望在根本上代替肝脏的功能。近年来BAL研究得到较大进展，并显示了其一定的肝脏支持作用。人类的肝癌细胞系如C3A细胞曾在美国的生物人工肝系统（ELAD）中使用，却有代谢功能较低的缺陷，而实验证明C3A的来源细胞HepG2实际并没有对ALF小鼠的治疗效果；猪来源的原代肝细胞也曾被用在国外的AMC-BAL以及HepatAssist 系统；这些细胞来源在免疫源性上被人诟病（在临床应用后在体内发现猪抗性的IgG），并具有动物来源病毒感染的风险。但是，要想完全达到体外肝脏支持替代作用，满足临床治疗需要，还有诸多问题需要解决。因此，建立高效、安全的BAL支持系统，以及功能肝细胞的获得，是临床目前亟需解决的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于iPSCs诱导类肝细胞及多层多孔生物反应器的生物人工肝，可有效降低异种病毒感染风险和免疫反应风险。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：一种基于人iPSCs诱导类肝细胞及多层多孔生物反应器的生物人工肝，包括血浆分离/回输循环部分和细胞反应器/血浆成分交换双循环部分，两部分通过循环管路互相连接；

血浆分离/回输循环部分包括通过连接管路顺序相连的血液输入管、血液输入蠕动泵、肝素泵、血浆分离柱、第一压力监测仪和加热器，血液输入管与血液输入蠕动泵之间连接管路上设有排气管弹簧夹，血浆分离柱上设有血液入口、血浆出口和血细胞出口，血液入口与肝素泵的出口相连通；

细胞反应器/血浆成分交换双循环部分包括通过连接管路与血浆出口顺序相连的血浆输入蠕动泵及设置于37℃专用培养箱内的半透膜交换柱、血浆置换蠕动泵、红细胞池、膜肺、多层多孔生物反应器、第二压力监测仪和第三压力监测仪，半透膜交换柱上设有血浆下入口、血浆下侧出口、血浆上侧入口和血浆上出口，血浆下入口与血浆输入蠕动泵的出口相连通，血浆下侧出口与血浆置换蠕动泵的入口相连通，人iPSCs诱导类肝细胞灌注在多层多孔生物反应器中，第二压力监测仪连通血浆上侧入口，血浆上出口连通第三压力监测仪，第三压力监测仪的出口与血细胞出口一并接入第一压力监测仪的入口，第一压力监测仪的出口依次连接加热器和血液输出管。

进一步地，所述血浆分离柱为膜型血浆分离器。

进一步地，所述半透膜交换柱为膜型血浆成分分离器，其半透膜孔径为11nm。

进一步地，所述红细胞池为装有110mL红细胞的硅橡胶袋，所述硅橡胶袋的前后端分别设有进出口，所述进出口与连接管路相连接。

进一步地，所述膜肺为膜式氧合器。

进一步地，所述连接管路采用医用级聚氯乙烯制成，其中，与血液输入蠕动泵和血浆输入蠕动泵相连的连接管路外径为13mm，其他处连接管路的外径均为5.7mm。