[发明专利]内皮细胞生物反应器及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属组织工程和医用材料领域，具体涉及一种内皮细胞生物反应器及其制 备方法和在治疗重症脓毒症中的应用。

背景技术

脓毒症是感染引起的全身炎症反应综合征，具有发病率和死亡率高、治疗效果 差等特点。一直以来脓毒症严重威胁着人类的生命。流行病学调查显示，全球每年 有超过1800万的严重脓毒症患者，且患者数目以每年1.5％的速度递增。在美国，脓 毒症的死亡率达28.6％，严重脓毒症死亡率更高达30％-50％，脓毒症休克死亡率为 40％-60％，脓毒症的死亡率已超过急性心肌梗塞。因此，2002年10月欧美国家多 个组织共同发起并签署了“巴塞罗那宣言”，呼吁全球医务人员、专业组织、政府、 卫生机构甚至公众对该行动的支持，力争5年内将脓毒症的病死率减少25％。

近年来关于脓毒症的研究越来越多，但脓毒症的治疗效果仍没有得到明显的改 善，脓毒症治疗的出路引起有关研究者的关注。自从PROWESS研究证实活化蛋白C治 疗有效后，针对血管内皮细胞的研究受到更大的关注。血管内皮细胞(Vascular endothelial cells，VEC)是介于循环血液与血管平滑肌之间的生理屏障，为单层 扁平或多角形的细胞覆盖于血管内膜表面。正常情况下，内皮细胞具有多种生理功 能：合成和分泌血管活性物质参与血管紧张性的调节；表达凝血和抗凝相关因子参 与血液凝固的调节；与炎症细胞相互作用，调节炎症和免疫反应的水平。严重脓毒 症时，内皮细胞无论是形态还是功能上均出现严重的损害，内皮细胞损伤后，内皮 细胞的病理生理功能发生一系列变化，造成微循环障碍和组织缺血、缺氧，导致全 身炎症反应综合征和多器官功能障碍综合征。可见内皮细胞并非是一种构成血管壁 的无活性细胞，而是炎症级联反应的调控者，是脓毒症发生发展中极其关键的细胞， 如果能逆转其损伤或替代其正常细胞功能将改变脓毒症的进程。

中空纤维生物反应器是由具有内在网络通道的聚合物构成的立体框架结构，同 时辅以流动的培养液提供营养。通道内外相隔一层半透膜，这样便为大量有效地培 养细胞并使之发挥功能提供了条件。有研究将中空纤维生物反应器应用于生物型人 工肝脏。自从1972年Knazek设计了中空纤维生物反应器，1975年Wolf等人将其应用 于肝细胞的培养后用来治疗急性肝功能衰竭。还有研究将中空纤维生物反应器应用 于人工肾小管辅助装置的构建。

内皮细胞对生长环境要求高，在普通的中空纤维生物反应器中不能良好生长。

内皮细胞在脓毒症的发生发展过程中起着极其重要的作用，目前国内外尚无有 关内皮细胞生物反应器及其在重症脓毒症中的应用的报道。研究人员期待通过在生 物反应器内、中空纤维外侧种植内皮细胞，中空纤维内通血流，发挥内皮细胞对脓 毒症时机体、炎症和凝血的调节作用，从而改善脓毒症的预后，

发明内容

本发明的目的是提供一种内皮细胞生物反应器。该反应器能改善脓毒症时机体 的血流动力学指标以及炎症、凝血的紊乱状态，延长生存时间，改善预后。

本发明的另一目的是提供制备内皮细胞生物反应器的方法。

本发明的进一步目的是提供所述的内皮细胞生物反应器在治疗重症脓毒症中的 应用。

本生物反应器是由聚四氟乙烯无纺布为载体的反应器和内皮细胞构成的复合体。

本发明采用聚四氟乙烯无纺布作为内皮细胞生长的载体，联合中空纤维生物反 应器，构建制成本生物反应器。所述的中空纤维生物反应器的外壳为聚碳酸酯，中 空纤维为聚砜膜，分子截留量在50～100kD之间，所述的无纺布位于所述的中空纤维 外侧的间隙中构成所述的聚四氟乙烯无纺布为载体的反应器，所述的内皮细胞种植 在所述的无纺布上，制得本内皮细胞生物反应器，本生物反应器中内皮细胞的数量 为3×10⁹以上。

本发明内皮细胞生物反应器可用于重症脓毒症的治疗。

本发明所述的内皮细胞生物反应器通过下述方法和步骤制备：

1、内皮细胞培养

采用猪髂动脉内皮细胞株(购于中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细 胞生物学研究所细胞库)。本实验在此细胞株的3～4代完成。