[发明专利]人工肝用微囊悬浮型流化床式生物反应器

说明书

技术领域

本发明属于生物医学技术领域，涉及一种医疗设备，一种为生物型或混合型生物人工肝治疗的核心装置——人工肝用微囊悬浮型流化床式生物反应器。

背景技术

生物反应器是生物型和混合型人工肝支持系统的核心装置，不仅是外源性肝细胞和病人血液或血浆进行物质交换的场所，也为肝细胞提供较为理想的生长环境，作为人工肝用生物反应器一般要符合以下基本要求：中小分子双向传输，以及大分子物质免疫隔阻，保障肝细胞活性及一定容量。

目前，其中目前应用最多的是中空纤维生物反应器，但中空纤维生物反应器的缺点是细胞分布不均匀，细胞粘附性差，在实际应用中肝细胞可聚集成较大的团块，既影响其生长代谢功能，又易造成半透膜的堵塞，不利于物质交换。为了克服此缺点，把肝细胞包裹在孔性的微囊里，构成了微囊化的肝细胞，放进反应容器内，以此用血浆/培养也直接进行灌流，构建了微囊型悬浮型生物反应器人工肝支持系统，为人工肝治疗提供了新的尝试，结果表明微囊悬浮型生物反应器可在提高物质交换效率方面显示其独特的优势，这对生物反应器的功效发挥尤为重要，微囊化肝细胞生物反应器最初是采取固化床式生物反应器设计，仅适合小型动物实验，但放大应用后就有局限性，是因为直接通路导致了大量微囊化的肝细胞低灌注状态，影响微囊膜的内外物质交换，以及物质吸收、转化解毒功能，而且在灌流液的高剪切力作用下，固定的微囊化肝细胞更容易损伤。故采用流化床式生物反应器更适合微囊化肝细胞在此生物人工肝系统中发挥作用。但是传统的生物人工肝流化床式反应器采用柱型，在一般流速下也存在灌流死腔，甚至无效灌流及边际效应的问题，影响了生物人工肝的支持治疗效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于生物性人工肝的微囊悬浮型流化床式生物反应器，避免灌流死腔，操作简便，成本低，功效更强。

本发明的人工肝用微囊悬浮型流化床式生物反应器，包括液体进口1，液体出口2，微囊和预冲洗液入口3及取样口5，反应器呈底径小顶径大的漏斗形13，漏斗形反应器的上颈部有细胞筛网8，下底部有细胞筛网7，液体出口2处设置细胞滤器11，液体进口1与细胞筛网7之间，细胞滤器11与细胞筛网8之间各有一个缓冲小腔区12，细胞筛网8和细胞筛网7之间容纳微囊化肝细胞9；液体进口1外接膜氧合器14，液体出口2外接用于吸附免疫大分子的免疫吸附器15。

上述细胞筛网7的直径为20-40mm，筛网孔径200-300目，细胞筛网8的直径为60-80mm，筛网孔径600-700目，细胞滤器11的孔径为1-5um。

微囊和预冲洗液入口3设置在细胞筛网8下方20mm-40mm处，并配制阀门4；取样口5设置在细胞筛网7以上20mm-30mm处，配制阀门6。

本发明方案进一步叙述如下：

本发明的用于人工肝用新型微囊型流化床式生物反应器，包括液体进出口1、2、微囊入口3及取样口5，容器外观呈漏斗形13，符合流体力学特点。容器底径小，顶径大，漏斗颈、漏斗底有不同孔径的细胞筛网7、8，上下筛网之间为循环流动的微囊化肝细胞，上下端分别连接出口及入口，出口处有细胞滤器11，入口上游有膜氧合器14，出口下游有吸附免疫大分子的免疫吸附器15，入口及出口与细胞筛网之间各有一个相对的缓冲区12。漏斗形壳体13构成的腔室容纳微囊化肝细胞及反应器活性成分。漏斗颈的细胞筛网7，其直径20-40mm，筛网孔径200-300目，漏斗底的细胞筛网8，其细胞筛网60-80mm，筛网孔径600-700目，漏斗出口的细胞滤器网11，孔径1-5um。靠近漏斗底细胞筛网约20mm-40mm处有微囊/预冲洗液入口3，供接种微囊和预冲洗用，并且入口有备用的关闭阀门4，在靠近漏斗颈筛网20mm-30mm有取样口5，供人工肝治疗过程中微囊及液体的取样用，也同样有备用的关闭阀门6。本发明的人工肝用微囊悬浮型流化床式反应器需要重要的辅助装置，一个是在紧靠反应器上游的膜氧合器14，一个是紧靠反应器下游的免疫吸附器15，它们和反应器主体构成完整的人工肝用微囊悬浮型流化床式反应器系统。

本发明所提供的人工肝用新型微囊型流化床式生物反应器设计为漏斗形，容器底径小，顶径大，流动冲击轨迹为缓和的抛物线，符合流体力学特点，有效避免灌流死腔及无效灌流，功效更强。

靠近漏斗颈、漏斗底有不同孔径的细胞筛网7、8，上下筛网之间为循环流动的微囊化肝细胞9，上下端分别连接出口及入口，入口上游有膜氧合器14，出口下游有一个吸附免疫大分子的免疫吸附器15，入口及出口与细胞筛网之间各有一个相对的缓冲区12。