專利名稱：生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種細(xì)胞培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，特別涉及一種用于治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙的裝置的生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，嚴(yán)重顱腦損傷后遺留的神經(jīng)功能障礙，是臨床神經(jīng)科學(xué)面臨的一個(gè)十分棘手的難題，許多患者因此而終生殘疾，給個(gè)人、家庭、社會(huì)帶來極大的痛苦和負(fù)擔(dān)。如何改善顱腦損傷病人的生存質(zhì)量、恢復(fù)損害的神經(jīng)功能成為神經(jīng)科學(xué)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，迄今未獲突破性進(jìn)展。
大量的臨床研究表明，在顱腦損傷的早期，如果采取積極、有效而合理的治療措施，嚴(yán)重顱腦損傷病人的預(yù)后可望得到改善，甚至康復(fù)。另一個(gè)值得關(guān)注
的現(xiàn)象就是神經(jīng)元數(shù)量的減少與神經(jīng)退行性疾病，如Azhihaimer， s病、Parkinson' s病的發(fā)生、發(fā)展有密切的關(guān)系，而這些疾病正日益成為威脅人類健康與生活質(zhì)量的常見疾病，尤其隨著我國步入老年社會(huì)以后，這類老年疾病的發(fā)生將更加突出。近年來的基礎(chǔ)與臨床研究表明，神經(jīng)營養(yǎng)因子在維持胚胎時(shí)期神經(jīng)系統(tǒng)的正常發(fā)育、促進(jìn)神經(jīng)再生、誘導(dǎo)損傷后的神經(jīng)功能重建，改善損傷或多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病造成的神經(jīng)功能障礙，提高生存質(zhì)量等方面均具有良好的治療作用；同時(shí)也證實(shí)，神經(jīng)元的數(shù)量與維持依賴于神經(jīng)營養(yǎng)因子，臨床治療研究也證實(shí)，神經(jīng)營養(yǎng)因子確能有效地改善Parkinson' s病、Azhihaimer， s病病人的癥狀和體征，治療效果十分明顯。事實(shí)上，神經(jīng)營養(yǎng)因子作為一種有效的治療藥物在臨床上已經(jīng)開始應(yīng)用。美國CHR0N， SYNTEX等十余家大公司95年便開始了 NGF即神經(jīng)營養(yǎng)因子的3期臨床實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)已正式投入臨床應(yīng)用，將提取的神經(jīng)營養(yǎng)因子通過靜脈或肌肉注射注入患者體內(nèi)進(jìn)行治療，并且"^正實(shí)，神經(jīng)營養(yǎng)因子對(duì)損傷的腦或脊髓神經(jīng)元有明顯的保護(hù)作用。j旦是同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)營養(yǎng)因子通過靜脈或肌肉注射途徑給藥，或因機(jī)體內(nèi)在的生物降解作用、或受免疫排斥反應(yīng)影響、或因血腦屏障的阻隔等，有效血藥濃度十分有限，發(fā)揮治療作用時(shí)間短暫，嚴(yán)重影響了神經(jīng)營養(yǎng)因子的治療效果。然而，更使人困惑的是，同一種神經(jīng)營養(yǎng)因子、同一劑量、同一靜脈或肌肉注射給藥途徑對(duì)于不同的治療對(duì)象(實(shí)驗(yàn)動(dòng)物或人)，其療效不盡相同。有的效果較好，有的卻不盡如人意。究其原因，認(rèn)為可能與單一神經(jīng)營養(yǎng)因子的作用局限，難以達(dá)到多因子協(xié)同的作用有關(guān)。
星形月交質(zhì)細(xì)胞(Astrocyte, Ast )作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervesystem ， CNS)內(nèi)主要的膠質(zhì)細(xì)胞成分之一，在CNS的發(fā)育和再生中起著十分重要的作用，在發(fā)育期參與神經(jīng)元的代謝并引導(dǎo)生長錐定向遷移，調(diào)節(jié)神經(jīng)元的形狀和突觸連接、整合神經(jīng)傳入信息；而成年后在誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)元分化的過程中也起著積極的作用。Ast的這些作用很大程度上是通過合成和分泌各種細(xì)胞因子實(shí)現(xiàn)的。研究表明在正常和活化狀態(tài)下Ast可分泌包括神經(jīng)營養(yǎng)因子在內(nèi)的細(xì)胞因子多達(dá)IOO余種，其中包括神經(jīng)生長因子(NGF)、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)等，這些神經(jīng)營養(yǎng)因子對(duì)神經(jīng)元的發(fā)育、存活和再生起著十分重要的作用。目前單一成分的神經(jīng)營養(yǎng)因子，即NGF主要通過大鼠唾液腺提取，不僅提取工藝復(fù)雜，成本高，而且成分單一。Ast同樣能夠合成和分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子，其成分不僅包含NGF,而且包含BDNF,成纖維細(xì)胞生長因子等，通過細(xì)胞培養(yǎng)方式獲得神經(jīng)營養(yǎng)因子的方法是一種新的嘗試，并有實(shí)驗(yàn)室釆用培養(yǎng)Ast條件培養(yǎng)基在改善神經(jīng)細(xì)胞功能的實(shí)驗(yàn)中證實(shí)這種條件培養(yǎng)基顯著促進(jìn)了神經(jīng)細(xì)胞的存活和突起生長，獲得與NGF類似的作用，并證實(shí)Ast條件培養(yǎng)基含有上百種細(xì)胞活性因子。然而，通過條件培養(yǎng)基獲得神經(jīng)營養(yǎng)因子目前還無相關(guān)報(bào)道，應(yīng)用Ast條件培養(yǎng)基中的神經(jīng)營養(yǎng)因子作為治療手段，并在體外利用Ast的"清道夫"功能改善中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境更是一項(xiàng)全新的方法。現(xiàn)有的細(xì)胞培養(yǎng)通常是在培養(yǎng)瓶中的隔離環(huán)境中進(jìn)行培養(yǎng)，Ast條件培養(yǎng)基的作用在于維持培養(yǎng)細(xì)胞的生長和增殖，并具有促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞突起生長的作用。
鑒于上述原因，如何實(shí)現(xiàn)神經(jīng)營養(yǎng)因子的多因子聯(lián)合、同時(shí)給藥以及持續(xù)不間斷給藥，并且采用靜脈或肌肉注射以外的途徑給藥，以減小因機(jī)體內(nèi)在的生物降解作用、免疫排斥反應(yīng)、血腦屏障的阻隔等因素的影響，提高藥物的治
4療作用，目前尚未找到有效的辦法。因此需要一種能夠培養(yǎng)多種神經(jīng)營養(yǎng)因子的生物反應(yīng)器來解決上述難題。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種生物反應(yīng)器，它使Ast在生物反應(yīng)器中設(shè)置的聚醚砜半透膜上生長、增殖，并分泌出多種神經(jīng)營養(yǎng)因子，通過與患者腦脊液混合，形成含多種神經(jīng)營養(yǎng)因子的混合液隨腦脊液重新輸入患者的脊髓蛛網(wǎng)膜下腔或腦室系統(tǒng)中，治療CNS功能障礙疾病。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的所述生物反應(yīng)器包括設(shè)有凹腔的上蓋、設(shè)有凹腔的下蓋，上、下蓋凹腔相向合攏固定連接成的盒體，盒體的內(nèi)腔中設(shè)置能通過腦脊液的培養(yǎng)板，該培養(yǎng)板上覆蓋聚醚砜半透膜，所述覆蓋有聚醚砜半透膜的培養(yǎng)板嵌設(shè)在下蓋凹腔上端，位于上、下蓋之間，培養(yǎng)板上方的上蓋凹腔和培養(yǎng)板下方的下蓋凹腔均為供腦脊液與細(xì)胞培養(yǎng)液混合流動(dòng)的空間，所述下蓋的凹腔底部為斜坡狀，培養(yǎng)板與上、下蓋接合處分別設(shè)有硅橡膠密封環(huán)密封，所述上蓋設(shè)有用于連接輸液管的輸入嘴，下蓋設(shè)有用于連接輸液管的輸出嘴，用于連接輸液管的輸出嘴位于凹腔底部斜坡的最低處，所述輸入嘴、輸出嘴分別設(shè)于盒體的兩側(cè)，所述上蓋的上端面設(shè)有若干供氣體進(jìn)入盒體內(nèi)的孔，所述供氣體進(jìn)入盒體內(nèi)的孔中設(shè)有過濾膜。
由于采用了上迷方案，將覆蓋有聚醚砜半透膜的能通過腦脊液的培養(yǎng)板，設(shè)置在由上、下蓋合攏固定連接成的盒體的內(nèi)腔中，培養(yǎng)板上方的上蓋凹腔和培養(yǎng)板下方的下蓋凹腔均為供腦脊液與細(xì)胞培養(yǎng)液混合流動(dòng)的空間，下蓋的凹腔底部為斜坡狀，利于經(jīng)聚醚砜半透膜過濾后的含多種神經(jīng)營養(yǎng)因子的混合腦脊液流向輸出嘴。通過上蓋設(shè)有的用于連接輸液管的輸入嘴，使患者的腦脊液能夠從輸入嘴進(jìn)入盒體內(nèi)腔，通過腦脊液中的蛋白對(duì)聚醚砜半透膜形成包被，腦脊液中星形膠質(zhì)細(xì)胞能夠著床于聚醚砜半透膜，從包被在聚醚砜半透膜上的腦脊液中的蛋白獲取生長、增殖的營養(yǎng)，促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞生長、增殖，分泌多種神經(jīng)營養(yǎng)因子。在盒體上蓋的上端面設(shè)置若干供氣體進(jìn)入盒體內(nèi)的孔，使盒體置于濃度為5%0)2的培養(yǎng)箱中的C(h,能夠從這些通孔進(jìn)入盒體內(nèi)，為星形膠質(zhì)細(xì)胞生長、增殖提供微環(huán)境。盒體下蓋設(shè)有的用于連接輸液管的輸出嘴，使混合有神經(jīng)營養(yǎng)因子的腦脊液混合液能夠從輸出嘴重新輸入患者脊髓蛛網(wǎng)膜下腔或腦室系統(tǒng)中。由于采用聚醚>5風(fēng)半透膜作為培養(yǎng)星形膠質(zhì)細(xì)胞的貼壁層，利用聚醚砜半透膜蛋白吸附極低且具有親水性的特點(diǎn)，可以減小混合液中蛋白的消耗，同時(shí)半透膜的特殊濾過性可以阻止一些大分子物質(zhì)的濾過，從而起到對(duì)腦脊液的凈化作用，加上腦脊液注入培養(yǎng)體系混合后，腦脊液中的一些有害物質(zhì)經(jīng)過AS t的吞噬和加工，從而起到強(qiáng)化對(duì)腦脊液的凈化作用。
本實(shí)用新型生物反應(yīng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)
一是提供了適合星形膠質(zhì)細(xì)胞生長、增殖和分泌的微環(huán)境，使盛裝在生物反應(yīng)器內(nèi)的條件培養(yǎng)液中的星形膠質(zhì)細(xì)胞能夠很好的貼壁生長在聚醚砜半透膜上，增殖，分泌出多種神經(jīng)營養(yǎng)因子。
二是能使中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙患者的腦脊液進(jìn)入生物反應(yīng)器內(nèi)，在培養(yǎng)星形膠質(zhì)細(xì)胞的條件培養(yǎng)液中與多種神經(jīng)營養(yǎng)因子充分混合，經(jīng)聚醚砜半透膜濾過后，形成含多種神經(jīng)營養(yǎng)因子的混合腦脊液，重新進(jìn)入患者的蛛網(wǎng)膜下腔或腦室系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)促進(jìn)因疾病或外傷造成的中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能缺失或障礙的恢復(fù)，顯著地改善病人的生存質(zhì)量。
三是為CNS功能障礙的治療提供了患者體外循環(huán)培養(yǎng)多種神經(jīng)營養(yǎng)因子的環(huán)境，在生物"人工腦，，治療系統(tǒng)裝置(即CNS功能障礙治療裝置)的工作控制下，通過患者腦脊液的體外循環(huán)，既為星形膠質(zhì)細(xì)胞生長、增殖提供營養(yǎng)，又能將多種神經(jīng)營養(yǎng)因子帶入腦室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)神經(jīng)營養(yǎng)因子與多因子耳關(guān)合、持續(xù)不間斷經(jīng)蛛網(wǎng)膜下腔或腦室系統(tǒng)給藥，極大程度地減小了因機(jī)體內(nèi)在的生物降解作用、免疫排斥反應(yīng)、血腦屏障阻隔等因數(shù)造成神經(jīng)營養(yǎng)因子治療作用的降低，同時(shí)部分實(shí)現(xiàn)了對(duì)中樞神經(jīng)內(nèi)環(huán)境的凈化和穩(wěn)定作用。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1為本實(shí)用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的C向示意圖。
6附圖中，l為上蓋，2為下蓋，3為培養(yǎng);f反，3a為聚醚^l半透膜，4為輸入嘴，5為輸出嘴，6為硅橡膠密封環(huán)，7為螺釘，8為小孔。
具體實(shí)施方式
參見圖1、圖2，生物反應(yīng)器包括設(shè)有凹腔的上蓋1、設(shè)有凹腔的下蓋2,上、下蓋凹腔相向合攏固定連接成盒體，盒體的內(nèi)腔中設(shè)置能通過腦脊液的培養(yǎng)板3,培養(yǎng)板3采用隔柵式培養(yǎng)板，其上覆蓋聚醚砜半透膜3a，所述覆蓋有聚醚砜半透膜3a的培養(yǎng)板3嵌設(shè)在下蓋2凹腔上端，通過在下蓋2凹腔口周圍的蓋壁上端面設(shè)置凹槽，使覆蓋有聚醚砜半透膜3a的培養(yǎng)板3嵌入凹槽中，并由上蓋l壓住定位，使覆蓋有聚醚砜半透膜3a的培養(yǎng)板3位于上、下蓋之間，培養(yǎng)板3上方的上蓋1凹腔和培養(yǎng)板3下方的下蓋2凹腔均為供腦脊液與細(xì)胞培養(yǎng)液混合流動(dòng)的空間。所述上蓋1的凹腔高度比下蓋2的凹腔高度高，上蓋的凹腔高度以20mm為佳；所述下蓋2的凹腔底部為斜坡狀，利于經(jīng)聚醚石風(fēng)半透膜3a過濾后的含多種神經(jīng)營養(yǎng)因子的混合腦脊液流向輸出嘴。所述覆蓋有聚醚砜半透膜3a的培養(yǎng)板3與上、下蓋接合處分別設(shè)有硅橡膠密封環(huán)密封6,上、下蓋的硅橡膠密封環(huán)密封6分別設(shè)在上蓋1、下蓋2與覆蓋有聚醚砜半透膜3a的培養(yǎng)板3的接合處設(shè)有的凹槽中，上、下蓋通過螺釘7緊固連接在一起。所述上蓋1設(shè)有用于連接輸液管的輸入嘴4，下蓋2設(shè)有用于連接輸液管的輸出嘴5，所述輸入嘴4、輸出嘴5分別設(shè)于盒體的兩側(cè)，其中輸入嘴4位于上蓋1側(cè)端的上部；輸出嘴5位于下蓋2的斜坡狀凹腔底部的最低處，輸入嘴4和輸出嘴5采用螺紋密封連接在蓋體上，或采用過盈配合連接在蓋體上，或焊接，或粘接在蓋體上，均能達(dá)到相同效果。所述上蓋1的上端面設(shè)有若干供氣體進(jìn)入盒體內(nèi)的小孔8,這些供氣體進(jìn)入盒體內(nèi)的小孔8分別設(shè)于靠近上蓋上端面邊緣的位置，這些供氣體進(jìn)入盒體內(nèi)的小孔8中均設(shè)有過濾膜，防止氣體中的微塵進(jìn)入盒體內(nèi)腔。所述盒體為長方體盒體，使盒體能夠平穩(wěn)的放置在的培養(yǎng)箱中。
使用時(shí)，將本實(shí)用新型生物反應(yīng)器放置在一種CNS功能障礙治療裝置的培養(yǎng)箱中，該生物反應(yīng)器的輸入嘴與CNS功能障礙治療裝置的用于從脊髓蛛網(wǎng)膜下腔或腦室腔抽出的腦脊液的蠕動(dòng)泵的泵管連接，該生物反應(yīng)器的輸出嘴與培
7養(yǎng)箱中設(shè)置的層析柱的輸入端連接，層析柱的輸出端與用于向脊髓蛛網(wǎng)膜下腔
或腦室注入腦脊液的蠕動(dòng)泵的泵管連接，通過CNS功能障礙治療裝置的控制系統(tǒng)控制，使用于從脊髓蛛網(wǎng)膜下腔或腦室抽出的腦脊液的蠕動(dòng)泵從患者脊髓蛛網(wǎng)膜下腔或腦室中抽取腦脊液，并送入本神經(jīng)營養(yǎng)因子體外培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，腦脊液在生物反應(yīng)器中與含有神經(jīng)營養(yǎng)因子的培養(yǎng)液混合形成含多種神經(jīng)營養(yǎng)因子的混合腦脊液，從生物反應(yīng)器的輸出嘴輸入層析柱中，經(jīng)過濾后由用于向脊髓蛛網(wǎng)膜下腔或腦室注入腦脊液的蠕動(dòng)泵重新注入患者脊髓蛛網(wǎng)膜下腔或腦室，實(shí)現(xiàn)直接從腦脊液途徑為患者給藥，既避開了機(jī)體免疫系統(tǒng)的作用，又解決了血腦屏障的阻隔，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)營養(yǎng)因子與多因子聯(lián)合、持續(xù)不間斷給藥的目的，神經(jīng)營養(yǎng)因子可以更直接地與靶細(xì)胞接觸，最大限度地發(fā)揮其治療作用。
權(quán)利要求1. 一種生物反應(yīng)器，其特征在于所述生物反應(yīng)器包括設(shè)有凹腔的上蓋、設(shè)有凹腔的下蓋，上、下蓋凹腔相向合攏固定連接成的盒體，盒體的內(nèi)腔中設(shè)置能通過腦脊液的培養(yǎng)板，該培養(yǎng)板上覆蓋聚醚砜半透膜，所述覆蓋有聚醚砜半透膜的培養(yǎng)板嵌設(shè)在下蓋凹腔上端，位于上、下蓋之間，培養(yǎng)板上方的上蓋凹腔和培養(yǎng)板下方的下蓋凹腔均為供腦脊液與細(xì)胞培養(yǎng)液混合流動(dòng)的空間，所述下蓋的凹腔底部為斜坡狀，培養(yǎng)板與上、下蓋接合處分別設(shè)有硅橡膠密封環(huán)密封，所述上蓋設(shè)有用于連接輸液管的輸入嘴，下蓋設(shè)有用于連接輸液管的輸出嘴，用于連接輸液管的輸出嘴位于凹腔底部斜坡的最低處，所述輸入嘴、輸出嘴分別設(shè)于盒體的兩側(cè)，所述上蓋的上端面設(shè)有若干供氣體進(jìn)入盒體內(nèi)的孔，所述供氣體進(jìn)入盒體內(nèi)的孔中設(shè)有過濾膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于所述上蓋的凹腔高度 比下蓋的凹腔高度高。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物反應(yīng)器，其特征在于所述上蓋的凹腔 高度為20mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于所述能通過腦脊液的 培養(yǎng)板為隔4冊(cè)式;咅養(yǎng)4反。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反應(yīng)器，其特征在于所述盒體為長方體盒體。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種生物反應(yīng)器，它包括設(shè)有凹腔的上、下蓋，上、下蓋凹腔相向合攏固定成盒體，盒體的內(nèi)腔中設(shè)置能通過腦脊液的培養(yǎng)板，該培養(yǎng)板上覆蓋聚醚砜半透膜，培養(yǎng)板嵌設(shè)在下蓋凹腔中下部分，位于上、下蓋之間，培養(yǎng)板上、下方均為供腦脊液流動(dòng)的空間，上蓋設(shè)有輸入嘴，下蓋設(shè)有輸出嘴，上蓋的上端面設(shè)有若干供氣體進(jìn)入盒體內(nèi)的孔。它使中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙患者的腦脊液能夠循環(huán)在生物反應(yīng)器中，與星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌出的神經(jīng)營養(yǎng)因子充分混合，形成含神經(jīng)營養(yǎng)因子的混合腦脊液重新輸入患者的蛛網(wǎng)膜下腔或腦室系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)促進(jìn)因疾病或外傷造成的中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能缺失或障礙的恢復(fù)，顯著地改善病人的生存質(zhì)量。
文檔編號(hào)C12M3/06GK201265012SQ200820099939

公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2008年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者楊沐曦, 陳潔平, 黃其林 申請(qǐng)人:中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院