[发明专利]人工肝用多孔砖式填充支架型反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种医疗设备，是一种生物型或混合型人工肝治疗的核心装置——人工肝用多孔砖式填充支架型反应器。

背景技术

人工肝支持治疗作为重症肝炎、肝衰竭患者的有效治疗手段之一已被世界公认。它包括非生物型、生物型、混合型人工肝三大类，其中后两类是主要的国际发展方向。生物反应器(即反应器)正是生物型和混合型人工肝治疗的核心装置，既为外源性肝细胞和患者血液或血浆提供物质交换的场所，又为肝细胞提供适宜的生长环境，应用前景广阔。理想的人工肝用生物反应器，应当符合以下基本要求：1、充足的肝细胞生长空间，支持一名肝衰竭患者约需10％的正常肝脏质量，折合肝细胞数约150亿。2、良好的生物相容性，能保证肝细胞的活性和功能。3、中小物质双向传输，大分子物质免疫阻隔。

迄今生物反应器主要有四种类型：中空纤维型、平板单层培养型、灌流床式/支架型和细胞包裹/悬浮型。目前临床应用最多的是中空纤维型反应器，它兼具免疫隔离和氧合的功效，细胞受剪切力小，但存在以下缺点：1、传统的中空纤维反应器细胞生长空间不足、分布不均、细胞黏附性差；2、只能提供二维培养，不能提供三维立体培养；3、半透膜屏障或胶原层会影响物质交换效率；4、细胞生长在纤维表面故易堵塞纤维孔。而平板单层培养型由于体表面积比小、放大困难，细胞包裹/悬浮型由于悬浮细胞的稳定性不佳、包裹细胞的物质交换受影响，近年来研究报道不多。在动物实验和细胞培养方面应用也较多的另一类型反应器，是灌流床式/支架型反应器。它具有以下优点：1、肝细胞与血浆或血液直接接触，有利于物质交换；2、生物支架材料的引入，使得细胞生长空间增大；3、生物支架能为肝细胞提供附着底物及三维立体生长环境；肝细胞作为一种贴壁生长型细胞，必须附着才能存活和维持功能，且三维立体生长环境有利于肝细胞球形体的生成，有利于细胞功能的发挥和长久维持。但它存在以下缺点：1、存在缺乏免疫隔离的安全隐患；2、细胞的氧供不充分；3、整个反应器支架的中心地带及边缘地带易产生无效腔、死腔；4、通过大量支架的阻力大，所需的灌流强度大，导致细胞受剪切力大，难以放大。

如何综合不同种类反应器的优势，扬长避短，克服缺陷，成为新近国内外研究的热点。近年来，生物支架材料研究有了长足进展，新兴的纳米材料、内部呈三维立体网状连通结构 的海藻酸-壳聚糖等天然材料以及半乳糖、肝素等修饰的高分子聚合物材料大量涌现并广泛应用于细胞培养。生物支架材料的长足进展为新型反应器的研制，创造了巨大契机。国际上现有的综合性能较好的反应器，往往结构复杂、制作工艺要求高、成本高。研制综合性能良好、结构和制作工艺简单、成本相对低的新型生物反应器，对于广大的发展中国家和第三世界国家，具有特殊重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种兼具氧合、免疫隔离功能，灌流均匀充分，无效腔、死腔改善，制作成本低、实用性强的人工肝用多孔砖式填充支架型反应器。

本发明是通过以下技术方案实现的：

提供一种人工肝用多孔砖式填充支架型反应器，包括反应器外壳；所述反应器外壳内部由两个密布网格的隔离板分为三个舱：自下而上为氧合舱、填充支架舱、免疫阻隔舱，氧合舱与填充支架舱之间、填充支架舱与免疫阻隔舱之间设带网格的隔离板；

所述氧合舱内横向布置有透气不透水的中空纤维，舱底部设液体入口；中空纤维内部为气体通路，其两端分别连接气体入口和气体出口；

所述填充支架舱是一个密布着细长孔柱的透明有机玻璃的固定床，固定床孔柱内填充三维多孔隙生物支架小球；固定床的底面和顶面均紧挨隔离板，隔离板上网格的边长小于支架小球直径以防止支架小球漏出；

所述免疫阻隔舱由外壳、中空纤维和密封卡口盖三部分组成；免疫阻隔舱的侧壁设液体出口且与中空纤维外部的空间相连，舱底的密封卡口盖与填充支架舱顶部的隔离板相连；中空纤维是纵向布置且具有透水和免疫阻隔作用的中空纤维，其内腔下端开口与填充支架舱连通，上端封闭。

作为一种改进，所述氧合舱和填充支架舱相互连接为一个整体，免疫阻隔舱为独立构件。

作为一种改进，所述支架小球的直径为2mm，固定床孔柱的直径为3mm，仅允许三维多孔隙生物支架小球单排置入。

作为一种改进，所述填充的支架小球是以下的任意一种：海藻酸-壳聚糖支架小球、聚乙烯树脂支架小球、聚氨酯泡沫支架小球或聚己内酯支架小球，支架小球内部呈三维网状连通结构。

作为一种改进，所述填充支架舱的底面与隔离板固定式连接，其顶面的隔离板与免疫阻隔舱的密封卡口盖相连。