[实用新型]一种仿生型心肌组织生物反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及组织工程领域，具体涉及一种心肌组织生物反应器。

背景技术

由于心肌组织本身缺乏足够的再生能力，在心脏损失了大量心肌细胞以后，往往形成纤维化的疤痕，通常，心肌梗塞就是由此而引起的。心肌梗塞会妨碍心肌正常的同步收缩，加重心脏健康部位的负荷，造成更多的心肌细胞死亡和心壁变形，短期内，就可能会因恶性循环而使梗塞面积加倍。心肌梗塞一旦发生，就很难逆转，心脏的功能会受到永久性地削弱，甚至心力衰竭而致人死亡。目前，心血管疾病，如心脏病发作和充血性心力衰竭(CHF)仍然是人类生命健康最大的威胁之一。

心肌修复是近年来出现的一个治疗受损心肌的新概念。心肌修复是指在细胞水平上，通过在心肌受损区域生长出“活”心肌组织并使其血管化，重塑受损的心肌组织，从而恢复心脏的功能。心肌组织工程被认为是一种很有希望的途径和方式，在替代和维持梗塞的心肌组织功能，并进而治愈疾病以最大限度地挽救病人生命方面可能发挥巨大作用。

组织工程生物反应器是一种体外构建人体组织的系统装置。应用于组织工程的生物反应器必须尽可能地模拟和稳定地再现与体内人体组织自然生长相似的内环境(如力场、电场、磁场、生物化学和物质能量信息的传输交流方式等影响因素)，才能使其中培养物(如细胞，特别是细胞-三维生物材料复合物)按照其时空特异性正确地进行基因表达和细胞分化、正常地生长发育，才有可能获得活体组织的类似物；或者最终在体外形成特定的组织，用于临床修复人体相应的组织缺损。

目前在组织工程研究中使用的有代表性的生物反应器包括(1)搅拌式生物反应器；(2)旋转壁式生物反应器；(3)中空纤维式生物反应器；(4)直接灌流式生物反应器；(5)应力加载式生物反应器等，模拟正常生理条件下的力学环境。Hoerstrup等研制了一种脉动式生物发生器，它可以产生脉动液流和压力。将骨髓间充质干细胞胞-生物材料复合物置于其中培养，在脉动液流和压力的作用下促进了胶原蛋白的分泌，其结构与机械性能比较接近人体三尖瓣。(Hoerstrup SP，Sodian R，Sperling JS，et al.New pulsatilebioreactor for in vitro formation of tissue engineered heart valves.TissueEng，2000；6：75.)刘霞等开展了生物反应器内再造组织工程化心肌的实验研究。在体外模拟微重力条件下构建心肌细胞U胶原复合体，探索组织工程化心肌组织体外再造的可行性(中国医学科学院学报2003.02；25(1)：7-12

)。Shachar介绍了心肌组织工程在生物材料和生物反应器中的设计原则(Heart FailRev.2003 Jul；8(3)：271-6)。许晓增介绍了一种用于细胞培养生物反应器(CN95113902.9)，Evan介绍了一种适合多种方式的生物培养方法和系统(United StatesPatent：6,627,421)。心肌组织是在心电刺激的条件下产生收缩和舒张，而现有的心肌生物反应器，未能模拟施加力学和电学刺激对培养的心肌组织的生物环境。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种仿生型心肌组织生物反应器，从而能够模拟心肌组织生理状态下的力电环境，通过给培养的心肌细胞与支架材料复合物施加一定的应变和电场，在体外构建心肌组织。

为此，本实用新型采用如下的技术方案：

一种仿生型心肌组织生物反应器，包括心肌组织培养室，其特征在于，所述心肌组织培养室包括壳体，在壳体上固定有培养池，在培养池的上端开设有两个凹槽，在两个凹槽内分别设置有与电场发生器相连的电极，用以对所培养的心肌组织施加电场，所述生物反应器还包括液体应变加载部分和动力部分，所述液体应变加载部分包括通过固定架固定的注射器和导管，注射器包括注射筒和活塞两部分，注射筒的尾部与导管的一端相连，导管的另一端通过培养池下方的孔与培养池连通，注射器的活塞受动力部分控制，所述的动力部分使活塞能够往复运动，液体应变加载部分和动力部分所产生的液体压力对心肌组织施加应变，形成仿生型力、电场耦合的心肌组织三维培养环境。

上述的仿生型心肌组织生物反应器，所述的动力部分具体可以采用以下的机构：包括连杆、圆盘、电机、移动夹持块、滑槽，圆盘受电机驱动，圆盘上设置有滑槽，连杆的一端受移动夹持块所夹持并置于滑槽中，另一端与注射器的活塞相连。