[发明专利]类肝小叶生物反应器

说明书

技术领域

本发明属于生物医学设备领域，涉及一种类肝脏结构单元的仿生肝组织工程，特别涉及一种为生物型或混合型生物人工肝治疗的核心装置—人工肝用类肝小叶生物反应器。

背景技术

肝脏是机体最重要的生命器官之一，具有复杂的结构和多种生理功能，急、慢性肝脏疾病，尤其是肝功能衰竭严重影响着人们的健康。肝脏移植是从根本上治疗慢性肝病与肝功能衰竭的方法，但受到供体肝脏匮乏、异种移植失败和需要长期使用免疫抑制剂的限制。因此，肝脏疾病治疗急需寻求新的方法，肝脏组织工程为肝病的治疗带来了新的希望。

组织工程学是20世纪80年代末发展起来的一门新兴交叉学科。近年来，随着生命科学、材料科学和工程科学的发展，科研人员相继在多种组织、器官体外再造的研究方面取得突破性进展，其中，一些组织工程产品如软骨、皮肤已实现商品化。肝脏组织工程是组织工程研究领域中的重要研究方向之一，其目标是构建一个可供移植的肝脏组织或类器官，从而对肝功能受损的患者进行治疗。肝脏是人体内化学合成、解毒、生物转化、营养加工厂，是人体复杂供需调节的场所，肝脏组织结构和生理功能复杂，肝脏由很多肝小叶构成，肝小叶是肝脏的结构和功能的基本单位，肝小叶是由肝细胞、毛细胆管、血窦所构成。这种基本的结构功能单元能够完全体现肝脏的代谢、营养及排泄胆汁等功能。如何在体外构建一个具有完整功能或可移植的组织工程化肝脏的工作仍面临极为严峻的挑战。

生物反应器是生物人工肝的核心装置，是外源性肝细胞和病人血液或血浆进行物质交换的场所，当今在世界范围内生物反应器发展迟缓，现有的装置在材料、结构设计及效果等方面均远未达到理想的程度，如何使生物反应器最大限度地模仿正常肝脏的组织结构，为培养肝细胞提供类似于体内的生存及代谢环境是今后研究难点所在。目前生物人工肝所研究的生物反应器如平板型生物反应器、中空纤维型反应器、微囊悬浮型反应器、支架灌流型生物反应器等与人体肝脏结构相差甚远，缺乏胆汁排出系统，并且物质交换效率不高，因此必须开发新型材料及改进设计生物反应器，使之在流体力学及几何学等方面更接近生理状态。目前国内外尚未检索到有关类肝小叶生物反应器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种类肝小叶结构生物反应器，该反应器的结构模拟肝脏结构，以期发挥生物反应器的更强大功能。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：其类肝小叶生物反应器包括封闭式外壳，在外壳内设有纳米纤维支架网，肝内纤维血管网、毛细胆管网、上肝胆管、下肝胆管、胆总管和肝细胞胶原纤维微管道分布于整个纳米纤维支架网中，且毛细胆管网分布于肝细胞胶原纤维微管道的周围；上肝胆管和下肝胆管通过胆总管连通；毛细胆管网中的毛细胆管设有两个以上毛细胆管上皮细胞入口；肝细胞胶原纤维微管道设有两个以上肝细胞注入口；肝内纤维血管网设有液体进口和液体出口；所述毛细胆管上皮细胞入口、肝细胞注入口、液体进口、液体出口和胆总管的下端出口穿过所述外壳。

进一步地，本发明所述液体进口连接有膜氧合器，所述液体出口连接有吸附免疫大分子的免疫吸附器。

进一步地，本发明所述外壳的材料为聚丙烯或聚乙烯。

进一步地，本发明所述肝内纤维血管网由聚氨酯或膨体聚四氟乙烯制成。

进一步地，本发明所述肝内纤维血管网中肝内纤维血管的直径为50μm～6mm，肝内纤维血管的孔隙率为85～95%。

进一步地，本发明所述肝细胞胶原纤维微管道所用的材料为聚丙烯、聚砜、聚醚砜、聚醚酯、聚乙烯、聚偏二氟乙烯或聚醚醚酮的中空纤维。

进一步地，本发明所述肝细胞胶原纤维微管道的直径为600μm-1mm。

进一步地，本发明所述毛细胆管网所用的材料为聚丙烯、聚砜、聚醚砜、聚醚酯、聚乙烯、聚偏二氟乙烯或聚醚醚酮。

进一步地，本发明所述纳米纤维支架网所用的材料为聚己内酯、以海藻酸钠、壳聚糖和聚乳酸-乙醇酸、左旋聚乳酸、壳聚糖-胶原、聚乙醇酸中的任一种或任几种的混合。

进一步地，本发明所述纳米纤维支架网中支架的直径为20nm-500nm，所述支架的孔隙率>80%。