[发明专利]一种生产组织工程产品的生物反应器

说明书

技术领域

本发明属于人体组织培养装置，涉及生产组织工程产品，特别是组织工程皮肤的生物反应器。

背景技术

组织工程是近三十年来发展起来的新兴交叉学科领域，其最终目的是生产出用于恢复、维持、或增进人体受损器官或组织结构和功能的产品，例如组织工程皮肤、骨、软骨、肌腱等。而组织工程皮肤是进展最快的一类产品，目前已有多个产品用于临床。美国Organogenesis公司生产的Apligraf是第一种同时含表皮和真皮层的组织工程皮肤，是以胶原为支架的代表，其生产过程是采用传统的静态培养方法，先将成纤维细胞与牛胶原溶液混合制成细胞凝胶，培养4-6天后再在表面接种角质形成细胞，浸没培养一周后改用气液界面培养两周，这种手工制备方法操作复杂，不易大规模生产。Dermagraft是以合成材料为支架的代表，其基本过程是将第8代新生儿包皮成纤维细胞种植于聚乳酸、聚羟基乙酸纤维网中，培养14～17天，成纤维细胞大量增殖并分泌胶原、纤维粘连蛋白、蛋白聚糖、生长因子等，形成由成纤维细胞、细胞外基质和可降解生物材料构成的人工皮肤，目前已经实现通过Dermagraft生物反应器来生产，这是一种专用的反应器，它由多个多管生长系统组成，每一个生长系统包括了多个操作单元，每个操作单元垂直附在生长系统上，操作单元上有Vicryl支架并经激光焊接在EVA(乙烯-乙烯基乙酸盐)上，成纤维细胞注入时会粘附在Vicryl支架上并存活，产生细胞外基质和细胞因子，形成真皮组织，一次可以生长出上千个工程化的Ddermagraft(见《组织工程方法》杨志明主译，化学工业出版社，北京2006年第1版P1034)。但是此生物反应器存在以下一些缺点：一是支架是垂直的，细胞粘附于支架的数量有限，二是操作单元的生产相对较复杂，三是需要的培养液需要量大，四是反应器体积较大，五是只能是适合合成支架类产品的培养，六是不能培养双层组织工程皮肤，不能做气液界面培养。

在现有技术中，孙涛报道了一种适合于皮肤气液界面培养的简易生物反应器(Sun T，Norton D，Haycock JW，et al.Development of a closedbioreactor system for culture of tissue-engineered skin at anair-liquid interface.Tissue Engineering 2005，11：1824-1831)，它是由一个蠕动泵、一个培养小室和两个培养液体瓶组成的封闭式环路结构，在培养小室内有细胞接种网架、细胞接种限制环、支架材料和支撑架，还有一个微型泵能够将95％空气/5％CO₂压入培养小室内以维持合适的pH值。但它只能用于实验室的研究，而且只适合于合成材料为支架的组织工程皮肤产品的研究。有一件名称为《组织工程皮肤体外构建的新型生物反应器》的CN2565838Y于2003年8月13日公开，其结构与孙涛的反应器类似但复杂，另外还设计了培养液环形通道、储液槽、支撑园台等结构。还有一件名称为《双层活性皮肤体外构建的灌注式生物反应器系统》的CN1560225A于2005年01月05日公开，它包括加液装置、灌注式生物反应器、收液装置、液体回流装置和供气装置，其缺点是体积大、控制阀和管路过多。上述现有技术的生物反应器都只能用于组织工程皮肤的培养，而对其它组织工程产品如骨、软骨、肌腱等的体外构建不适用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种生产组织工程产品的生物反应器，使之区别于现有技术，结构紧凑，体积小，适用范围广，并能实现组织工程产品的规模化生产和确保产品质量。

采取以下技术方案来实现本发明的目的。