[发明专利]一种人工肝反应器及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于生物医学技术领域，具体涉及一种液气交互式生物人工肝反应器及其制备方法，还涉及含有所述人工肝反应器的循环灌注式生物人工肝支持系统。

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。然而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终末期肝病与肝功能衰竭的较好方法，但是由于受到供体肝脏匮乏、异种移植失败、费用高昂和需要长期使用免疫抑制剂等限制，仍有相当大一部分的患者不能进行肝脏移植。因此，肝脏疾病治疗急需寻求新的方法。对生物人工肝的研究是近年来有关肝功能衰竭治疗方式的热门课题，为肝病的治疗带来了新的希望，而生物人工肝系统对肝功能衰竭治疗效果最有影响的关键部分是其中的生物反应器。

生物人工肝是利用生物反应器中肝细胞的部分功能，在对肝衰竭患者血浆中的毒性物质进行生物转化的同时，将多种生物活性物质分泌释放入患者的血液中，以改善维持患者内稳态的平衡。

理论上，生物反应器的理想要求是：能容纳承载足够的肝细胞、肝细胞与反应器内的液体有充分相互接触和物质交换的时间、肝细胞在反应器内部分布均匀、生物相容性与安全性好、并且能够保障肝细胞的存活及功能。

目前研究及应用于生物人工肝系统的生物反应器主要由以下4种：中空纤维生物反应器、平板单层生物反应器、灌注床或支架生物反应器和包被悬浮生物反应器。然而以上几种生物反应器在生物人工肝系统中的运用都存在着一定的缺陷。例如细胞载量少、有效交换面积小、细胞分布不均、代谢交换效率低下等问题。

发明内容

因此，针对现有技术中生物反应器的细胞载量少、有效交换面积小、细胞分布不均、代谢交换效率低下等技术问题，本发明的目的是提供一种细胞载量高、有效交换面积大、细胞分布均匀、代谢交换效率高的人工肝反应器。

本发明的人工肝反应器包括：

一输入总管，用于与上游的培养基或血浆管道连接；

一输出总管，用于与下游的回收管道或血浆管道连接；以及

一个或者多个并联或串联的细胞培养瓶，所述细胞培养瓶连接在所述输入总管和所述输出总管之间，各个所述细胞培养瓶底部两侧分别配设有输入管和输出管，所述输入管和所述输出管用于连接所述输入总管、各个所述细胞培养瓶和所述输出总管，各所述输入管上分别设有蠕动泵；所述细胞培养瓶内设有隔离网，所述隔离网与所述细胞培养瓶底部之间装填有具有吸附功能的填充物，所述隔离网上面装载有片状载体，所述片状载体上贴附有肝细胞。

所述细胞培养瓶只有一个时，所述输入管与所述输入总管接通，所述输出管与所述输出总管接通。所述细胞培养瓶为并联的多个时，各所述输入管分别与所述输入总管接通，各所述输出管分别与所述输出总管接通。所述细胞培养瓶为串联的多个时，最上游的细胞培养瓶的输入管与所述输入总管接通，相邻上游的细胞培养瓶的输出管与下游的细胞培养瓶的输入管接通，最下游的细胞培养瓶的输出管与所述输出总管接通。

本发明的一些较佳实施例中，所述细胞培养瓶数量为2～4个且并联连接，各所述输入管汇集与所述输入总管接通，各所述输出管汇集与所述输出总管接通，各所述输入管上和/或所述输出总管上设有流量控制阀；各所述蠕动泵和所述流量控制阀由一个集成电路控制器连接分别控制。

所述输入管上设置蠕动泵和流量控制阀，所述输出总管上设置流量控制阀，可控制整个人工肝反应器形成灌流式系统，而通过集成电路控制器进行调节，可实现细胞培养瓶中液体上下连续或间歇缓慢升降，使细胞培养瓶中的液体和气体交替与所述片状载体和肝细胞充分接触。

较佳的，所述片状载体为由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，化学式为COC₆H₄COOCH₂CH₂O)亲水纤维交织形成的平面结构或对开夹角的“V”型结构，所述片状载体表面和内部具有空隙，所述片状载体厚度为0.1～0.5mm，所述片状载体长和宽为3～10mm。

较佳的，所述细胞培养瓶的瓶盖设有0.1～0.3微米的空气过滤器，优选0.22微米的高效空气过滤器(HEPA)；所述细胞培养瓶与所述输入管和所述输出管连接处设有0.1～0.3微米优选0.22微米的滤膜。

较佳的，所述细胞培养瓶的瓶盖上或所述细胞培养瓶侧壁上设有一个采样端口。

较佳的，所述片状载体上的细胞量为1×10⁸～1×10⁹个肝细胞/1g片状载体。