[发明专利]一种血管立体固定装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管状生物组织表面培养细胞过程中的固定装置，具体涉及一种血管立体固定装置及其使用方法。

背景技术

随着科技的不断发展,人类为了提高健康水平越来越重视生命科学。积极地探索生命的奥妙，研究生命体的起源与发展，考察生物组织化学及物理结构与各器官功能间的关系，乃至探究生命体的人工合成以及心脏瓣膜、皮肤等器官的人工替代等，这些也都成为了相关学者们研究的热点。

目前的科技成就表明，世界上人工器官已经可以替代几乎所有的人体器官--假牙、假发早已在市场普及，生物耳可以使听觉神经完全受损的人恢复听觉，越来越多的人更换了心脏内部的一个小零件，例如用合成纤维或金属制成的血管代替了发生栓塞的心血管，用人造心脏瓣膜代替发生病变的心脏瓣膜。此外，还有人造皮肤、五官、手足等等，不但能够有效代替发生病变的部分生物体的功能，而且还有大量由于意外事故(伤害)形成的对于上述损伤生物体的代替。所以人工器官有很大的市场需求量，组织工程心脏瓣膜虽然相比人造心脏瓣膜具有无可替代的优势，但组织工程中静态心脏瓣膜系统培养的细胞黏附力低，易于脱落，而且生理功能与正常细胞相比明显不足的缺点又是制约着其广泛应用的主要障碍之一。因此研制一种具有体外预适应培养功能的动态脉动生物反应器，来模拟心脏瓣膜在人体内的工作环境，而且能够依据生物细胞生长规律和要求循序渐进的提供最佳成长环境，这对组织工程心脏瓣膜的探究推进有着重要的作用。

众所周知心脏瓣膜病是危害人类健康的重要疾病之一，人工心脏瓣膜置换术是心脏瓣膜病的重要治疗方法。临床上目前使用的人造心脏瓣膜主要有机械瓣和生物瓣，但都有其各自的缺点，机械瓣存在要终生抗凝、潜在性的出血、血栓形成、栓塞等问题；生物瓣则易钙化、变性以致衰败失去功能。组织工程心脏瓣膜是利用有生物活性的细胞种植于支架材料之上，使得该瓣膜在植入人体后仍能保持生物活性，能随机体的发育而生长，较现有的机械瓣和生物瓣更加理想。随着组织工程心脏瓣膜的研究深入，人们发现体外构建的组织工程心脏瓣膜在置入人体内无法经受住体内高速血流的冲击，表面的内皮细胞粘附能力差，易脱落。因此体外构建脉动生物反应器，让组织工程心脏瓣叶(TEHV)在体外脉动流体条件下预适应，从而提高TEHV在手术后耐受体内血流冲击以达到延长使用寿命的作用。

随着组织工程心脏瓣膜研究的深入，研究人员发现经体外种植、培养所形成的组织工程瓣膜的细胞黏附力较低，细胞易于脱落，而且生理功能与正常细胞相比明显不足，其构建的组织工程瓣膜性能明显达不到正常瓣膜的要求。同时研究表明在体血流动力学环境对瓣膜细胞的生物学特性和正常功能至关重要。因此Sodian等提出了“体外预适应”的概念：运用脉动生物反应系统在体外模拟体内流体环境，在体外构建能够抵抗血流应力、生物材料完全降解的纯自体组织的、功能完整的TEHV。研究发现，体外培养的组织工程瓣膜在经过模拟体内血流的生物反应系统后，其生物学特性和功能均有明显改善，在实验后的结果表明其细胞生物学特性和瓣膜结构要明显优于未经体外预适应的TEHV。所以体外预适应成为TEHV技术中一个新的研究方向。

体外预适应的关键是在体外尽量模拟组织细胞在生物体体内的生长环境，为此需要专门用于培养组织工程瓣膜的生物反应器。生物反应器是一种利用生物学原理模拟人体内环境，主要用于体外培养组织的装置，能够及时监测和调控微环境中温度、PH值、压力、废物排泄与营养供给等参数，以达到最佳生长效果。其中首先要求能够方便的把与心脏血管一起的瓣膜固定在培养液流入的通道上，以模拟心脏正常工作时的压力等环境。目前国内外有用安装于圆筒金属架上的一组不锈钢镊子夹持等许多种固定方法，包括国内一单位利用手术线把与瓣膜一起的血管缝在网孔状金属圆筒上固定，再把网孔状金属圆筒固定在脉动反应器的培养液流入口处。综观这些方法虽然程度不同的都能够实现固定心脏瓣膜于培养液流入口处而完成相关试验，但是由于采用上述方法通过血管来把心脏瓣膜固定在模拟心脏血管的脉动式培养液流入口的结构形式都属于手工操作，既复杂，又不规范，给试验转入临床应用带来很大困难，而且这种非标准化操作也影响了整体效果。所以研制能够工业化的心脏瓣膜夹具，能够方便按照流体力学的原理和相关技术要求，实现对于包括心脏瓣膜在内的血管在实验前的安装固定和实验完成后的拆卸并顺利的安装于培养腔的培养液流入口处，就成为其进入临床推广应用的主要技术瓶颈。

发明内容