[发明专利]一种用于大段负重骨缺损原位修复的再生反应室及其使用方法

说明书

本发明公开了组织工程修复领域的一种用于大段负重骨缺损原位修复的再生反应室包括输入件、旋转件和供料件；所述输入件包括第一电机、第二电机、皮带轮和传送皮带；旋转件包括行星齿轮组、相互嵌套的内桶和外桶，行星齿轮组包括太阳轮、行星轮和内齿圈，所述太阳轮连接第一电机的输出轴，行星轮一端啮合于太阳轮，行星轮的另一端啮合内齿圈，所述行星轮的竖向中轴线处连接有搅拌轴；供料件包括位于内桶底部的载体支架本发明细胞灌注液可提高软骨细胞再生，本技术方案通过向内桶添加细胞灌注液，这种装置具有修复实质器官的作用，同时改善骨缺损原位的局部微环境、降低炎性细胞因子水平减弱氧自由基的毒性作用，在骨缺损原位重建了骨再生微环境。

技术领域

本发明属于组织工程修复领域，具体是一种用于大段负重骨缺损原位修复的再生反应室及其使用方法。

背景技术

大节段负重骨缺损的再生修复极为困难，采用自体骨移植会带来出血、感染及新的损伤，且来源有限。由创伤、感染、肿瘤、烧伤等引起的大块骨缺损是临床治疗的棘手问题，采用传统的自体骨或同种异体骨移植及生物材料填充，由于存在种种弊端，治疗效果均不理想，严重限制了其临床应用。

近年来，以骨髓基质干细胞(BMSC)为核心的组织工程骨移植治疗大段骨缺损已成为研究热点。骨髓间充质干细胞(BMSCs)是未分化多潜能干细胞，在组织再生领域有巨大潜力，具有多向分化潜能，能够向成骨系细胞、成纤维细胞、网状细胞、脂肪细胞和内皮细胞等分化。BMSC可来源于机体各部分骨髓。

但种子细胞由于面临血供重建的困难以及炎症因子、氧自由基等的毒性作用，使得细胞成活困难、成骨效率低下。大块组织工程骨血管化以及生长因子持续稳定的释放等关键性技术难题至今未找到理想的解决办法，采用常规思路对大块骨缺损进行修复遇到了巨大的挑战。为解决这些难题，我们需要将BMSC、细胞营养泵入大段骨缺损原位，同时将局部的炎症因子、氧自由基、代谢废物等排出体外，在骨缺损原位重建了骨再生微环境。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种人造大段骨培养环境的装置，并实施一种在骨缺损原位重建了骨再生微环境的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于大段负重骨缺损原位修复的再生反应室，包括输入件、旋转件和供料件；所述输入件包括第一电机、第二电机、皮带轮和传送皮带；

旋转件包括行星齿轮组、相互嵌套的内桶和外桶，所述行星齿轮组包括太阳轮、行星轮和内齿圈，所述太阳轮连接第一电机的输出轴，行星轮一端啮合于太阳轮，行星轮的另一端啮合内齿圈，所述行星轮的竖向中轴线处连接有搅拌轴；

外桶固定连接于内齿圈，内桶的侧壁带有交换孔，且内桶与外桶之间设有仅容气体通过的半透膜；

供料件包括位于内桶底部的载体支架。

采用上述方案后实现了以下有益效果：1、相对于采用搅拌叶进行搅拌的现有技术，本技术方案中通过行星齿轮关联不同的结构，以实现控制行星轮和太阳轮的齿数比将其产生搅拌效果，此时搅拌过程中实现以下运动模式①当行星轮和太阳轮之间同步运动时，保持搅拌轴与内桶之间不存在相对运动，此时根据周向力带动流体旋转，实现物质交换的同时，降低了内部液流的剪切应力，降低了流体对于培养物质的破坏性。

②相对于相同采用行星齿轮结构的现有技术，本技术方案中利用内桶和搅拌轴的相对静止以及周向力形成的水龙卷，便于培养细胞的流动，此时由于剪切应力降到最低，此时细胞受到重力影响下细胞间存在更多联系和交换物质的可能性，提高细胞的增质量。

③相对于提高细胞增殖量的现有技术，本技术方案中可以人为控制施加变速运动，在必要时可以使搅拌轴与内桶形成相对运动，此时引入剪切应力给予细胞组织应力刺激(提供向心力)，便于细胞组织汇聚于中心处，增加中心处载体支架对于细胞截获的概率，促进载体支架表面载体的生长。