[实用新型]人工肝用填充支架灌流型生物反应器

说明书

技术领域

本实用新型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——人工肝用填充支架灌流型生物反应器。

背景技术

生物人工肝是利用部分或全部的肝细胞的生物活性细胞进入生物反应器内，血液或部分成分流经该反应器，在这个过程中，生物活性细胞一方面对血液中的毒性物质进行吸收、转化解毒，另一方面合成多种生物活性物质释放入血液，以达到清除血液中毒性成分的目的。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，是外源性肝细胞和病人血液或血浆进行物质交换的场所，作为反应器一般要符合以下基本要求：双向物质传输，生物相容性良好，保障肝细胞活性和功能以及一定活性细胞容量。

目前，其中目前应用最多的是中空纤维反应器，但中空纤维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。灌流支架型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能尤为重要，而用于人工肝的生物反应器所用支架的材料要求必须要具有：生物相容性良好、便于铸成各种形状、合适的机械和物理性能、能促进细胞粘附和相互信号传递等，传统的填充床式支架型反应器所用的细胞支架材料(聚乙烯树脂、聚氨酯泡沫等)生物相容性欠佳，并且细胞接种不容易均匀，单一的入口机械性的液流通过支架，剪切力大，而且更大的缺点是支架填充床式支架反应器在液体灌流时也可能存在无效灌流和灌流死腔，使得整个支架反应器的中心地带以及边缘地带营养物质很难得到保证而死亡，在支架反应器放大后这些矛盾更为突出，在应用上还存在局限性，在选择生物相容比较好的壳聚糖支架及海藻酸/壳聚糖支架时，因其机械强度不够，很容易出现细胞支架塌陷，也不利于支架型反应器的功能发挥，故如何改善或克服上述缺点是构建新型支架型反应器的关键之处。

发明内容

本设计的目的在于提供一种生物相容性好、机械性能适中，防止细胞支架塌陷，改善无效灌流和灌流死腔的填充支架灌流型反应器，该装置结构简单，操作简便，营养供给均匀，细胞活性成分功能好，终极功效更强大。

本设计的人工肝用填充支架灌流型生物反应器包括柱形外壳12和肝细胞生物支架5，在柱形外壳12的上下两端分别有进口1和进口2，侧壁中部有呈对称分布的出口3和出口4，肝细胞生物支架5固定放置在物理支架6上，反应器内的中部有一个不放置肝细胞生物支架的液流缓冲区7，出口3和出口4用细胞筛网8和9与外界隔离，在细胞筛网8和9的上方分别设置细胞筛网刷10和细胞筛网刷11。

肝细胞生物支架5的材料是壳聚糖或海藻酸壳聚糖以及改性的海藻酸半乳糖化壳聚糖肝素其一的天然物质；每个肝细胞生物支架5的规格为直径12～18mm，高5～7mm的圆柱形。细胞筛网8和细胞筛网9的孔径为700～1000目。物理支架6有14～16个分隔区，分隔区呈交错排列分布。物理支架6的制作材料的支撑性能及与反应器内生物材料具有较好的相容性，支架上密集分布了孔径为2～4mm的圆孔。

膜氧合器14用三通管连接反应器两端的进口1和进口2，吸附免疫大分子的免疫吸附器15用三通管连接反应器侧壁中部呈对称分布的出口3和出口4。

本设计方案进一步叙述如下：

本设计的人工肝用填充支架灌流型生物反应器包括两个液体进口1、2，侧壁两边对称的两个出口3、4，肝细胞生物支架5，有14～16个交错排列分隔区的物理支架6，物理支架6中心地带(即反应器内的中部)有一个液流的相对缓冲区7，出口处设置细胞筛网8、9，细胞筛网刷10、11。

生物反应器的外观是一个圆柱形外壳12，液体进口1、2在圆柱形容器上下两端；出口3、4在容器侧壁，对称分布在侧壁的中央；两个进口的上游有膜氧合器14，两个出口的下游有一个吸附免疫大分子的免疫吸附器15。

所述的填充支架灌流型反应器的大小可根据临床使用的具体要求设计。

反应器的肝细胞生物支架材料，要求是壳聚糖支架或海藻酸/壳聚糖以及改性的海藻酸/半乳糖化壳聚糖/肝素支架的天然物质，每个支架的规格为：直径12mm～18mm×高5mm的小圆柱体。

出口处细胞筛网孔径在700-1000目，并且在两出口附近配有约30mm的细胞刷10、11。

防止肝细胞支架塌陷的物理支架6有14～16个分隔区，支架成交错排列，物理支架中央区有一个5～10mm的液体缓冲区道7。

本设计的填充支架灌流型反应器与现有支架灌流型反应器相比优点在于：