一種正交流動、三明治肝細(xì)胞生物反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物工程及醫(yī)療器械的技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種正交流動、三明治肝細(xì)胞生物反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]肝細(xì)胞體外培養(yǎng)系統(tǒng)，簡稱人工肝；是專指人工培養(yǎng)的肝細(xì)胞為基礎(chǔ)構(gòu)體的體外生物反應(yīng)系統(tǒng)。肝細(xì)胞體外培養(yǎng)系統(tǒng)與人體血液循環(huán)通路連接。為急性肝衰竭等肝病患者提供體外肝支持治療手段。
[0003]目前人工肝存在的問題主要是:細(xì)胞培養(yǎng)的密度與規(guī)?；焕硐?、肝細(xì)胞與血漿的物質(zhì)交換性能不高，不能為肝細(xì)胞提供理想的微環(huán)境，氧合作用不佳、肝細(xì)胞代謝產(chǎn)物無法排除、營養(yǎng)液的物質(zhì)輸運不理想、無免疫阻隔、操作難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種正交流動、三明治肝細(xì)胞生物反應(yīng)器，其細(xì)胞培養(yǎng)的密度與規(guī)?；硐搿⒏渭?xì)胞與血漿的物質(zhì)交換性能高，能夠為肝細(xì)胞提供理想的微環(huán)境，氧合作用好、肝細(xì)胞代謝產(chǎn)物可以排除、營養(yǎng)液的物質(zhì)輸運理想、具有免疫阻隔、操作簡單。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:這種正交流動、三明治肝細(xì)胞生物反應(yīng)器，其包括培養(yǎng)桶、上蓋、下蓋、若干個培養(yǎng)單元；上蓋和下蓋的結(jié)構(gòu)相同，均包括培養(yǎng)液進(jìn)口、培養(yǎng)液出口 ；每個培養(yǎng)單元從下至上包括培養(yǎng)液導(dǎo)流片、肝細(xì)胞培養(yǎng)片，肝細(xì)胞培養(yǎng)片包括圓片框和半透膜，半透膜粘接在圓片框的上，在圓片框的圓周上分布多個第一通液孔，培養(yǎng)液導(dǎo)流片是外徑等于圓片框外徑的圓環(huán)形狀，培養(yǎng)液導(dǎo)流片在其圓周的兩個相對側(cè)上分別具有一個向內(nèi)徑向突起的凸片，在兩個凸片的至少一個的圓周處設(shè)有多個與第一通液孔對應(yīng)的第二通液孔；在最上端的培養(yǎng)單元上放置一個培養(yǎng)液導(dǎo)流片。
[0006]本發(fā)明的半透膜粘接在圓片框上，肝細(xì)胞培養(yǎng)液進(jìn)入半透膜，肝細(xì)胞培養(yǎng)片之間通過培養(yǎng)液導(dǎo)流片密封，并且血液與肝細(xì)胞培養(yǎng)液有各自的通道，在每個培養(yǎng)單元交替灌液，實現(xiàn)雙流路，因此細(xì)胞培養(yǎng)的密度與規(guī)?；硐搿⒏渭?xì)胞與血漿的物質(zhì)交換性能高，能夠為肝細(xì)胞提供理想的微環(huán)境，氧合作用好、肝細(xì)胞代謝產(chǎn)物可以排除、營養(yǎng)液的物質(zhì)輸運理想、具有免疫阻隔、操作簡單。
【附圖說明】
[0007]圖1是根據(jù)本發(fā)明的肝細(xì)胞培養(yǎng)片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2是根據(jù)本發(fā)明的培養(yǎng)液導(dǎo)流片的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖2a是串聯(lián)導(dǎo)流片的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2b是一種并聯(lián)導(dǎo)流片的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2c是另一種并聯(lián)導(dǎo)流片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖3是根據(jù)本發(fā)明的正交流動、三明治肝細(xì)胞生物反應(yīng)器的分解結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖4是根據(jù)本發(fā)明的正交流動、三明治肝細(xì)胞生物反應(yīng)器的外觀示意圖。
[0011]圖5是根據(jù)本發(fā)明的串并聯(lián)流路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1-4所示，這種正交流動、三明治肝細(xì)胞生物反應(yīng)器，其包括培養(yǎng)桶4、上蓋5、下蓋3、若干個培養(yǎng)單元；上蓋和下蓋的結(jié)構(gòu)相同，均包括培養(yǎng)液進(jìn)口 6、培養(yǎng)液出口 7 ;每個培養(yǎng)單元從下至上包括培養(yǎng)液導(dǎo)流片2、肝細(xì)胞培養(yǎng)片1，肝細(xì)胞培養(yǎng)片包括圓片框12和半透膜，半透膜粘接在圓片框的上，在圓片框的圓周上分布多個第一通液孔13，培養(yǎng)液導(dǎo)流片是外徑等于圓片框外徑的圓環(huán)形狀，培養(yǎng)液導(dǎo)流片在其圓周的兩個相對側(cè)上分別具有一個向內(nèi)徑向突起的凸片21，在兩個凸片的至少一個的圓周處設(shè)有多個與第一通液孔對應(yīng)的第二通液孔22 ;在最上端的培養(yǎng)單元上放置一個培養(yǎng)液導(dǎo)流片2。
[0013]本發(fā)明的半透膜粘接在圓片框上，肝細(xì)胞培養(yǎng)液進(jìn)入半透膜，肝細(xì)胞培養(yǎng)片之間通過培養(yǎng)液導(dǎo)流片密封，并且血液與肝細(xì)胞培養(yǎng)液有各自的通道，在每個培養(yǎng)單元交替灌液，實現(xiàn)雙流路，因此細(xì)胞培養(yǎng)的密度與規(guī)模化理想、肝細(xì)胞與血漿的物質(zhì)交換性能高，能夠為肝細(xì)胞提供理想的微環(huán)境，氧合作用好、肝細(xì)胞代謝產(chǎn)物可以排除、營養(yǎng)液的物質(zhì)輸運理想、具有免疫阻隔、操作簡單。
[0014]另外，在所述圓片框上設(shè)有若干加強(qiáng)筋11。這樣能夠加強(qiáng)半透膜的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
[0015]另外，所述第一通液孔為4組，均勻分布在肝細(xì)胞培養(yǎng)片的圓周上，每組10個孔；所述上蓋和下蓋均具有4個培養(yǎng)液導(dǎo)流槽32，組裝時，與上、下蓋接觸的培養(yǎng)液導(dǎo)流片的第二通液孔與培養(yǎng)液導(dǎo)流槽對應(yīng)。這樣保證組裝牢靠，定位簡便。
[0016]另外，在一個所述凸片上的所述第二通液孔的個數(shù)為10個。當(dāng)然也可以是其它數(shù)量。
[0017]另外，在肝細(xì)胞培養(yǎng)片的外周上設(shè)有第一缺口(圖中未示出)，在培養(yǎng)液導(dǎo)流片的外周上對應(yīng)位置設(shè)有第二缺口(圖中未示出)。組裝時第一缺口和第二缺口對齊，肝細(xì)胞培養(yǎng)片和硅膠密封與流道片也就對齊了，操作很簡單。
[0018]另外，當(dāng)只在兩個凸片中的一個上設(shè)有第二通液孔22時，培養(yǎng)液導(dǎo)流片為并聯(lián)導(dǎo)流片，如圖2b_2c ;如圖5所示，第一層和第三層的培養(yǎng)液導(dǎo)流片為并聯(lián)導(dǎo)流片，培養(yǎng)液流經(jīng)上蓋的培養(yǎng)液進(jìn)口、肝細(xì)胞培養(yǎng)片的第一通液孔、并聯(lián)導(dǎo)流片的第二通液孔、下蓋的培養(yǎng)液出口而形成串聯(lián)流路。串聯(lián)流路能將肝細(xì)胞培養(yǎng)器中人體有用物質(zhì)充分交換帶走供人體所用，串聯(lián)流路培養(yǎng)液從上蓋培養(yǎng)液進(jìn)口流進(jìn)，流經(jīng)培養(yǎng)片(此端向下通液孔流路已由下方并聯(lián)導(dǎo)流片封堵)到另一端的通液孔向下一一到達(dá)第三層串聯(lián)流路(下通液孔流路已由下方并聯(lián)導(dǎo)流片封堵)一一流經(jīng)肝細(xì)胞培養(yǎng)片一一到另一端的通液孔向下，重復(fù)所有培養(yǎng)片到達(dá)下蓋培養(yǎng)液出口。
[0019]另外，當(dāng)在兩個凸片上均設(shè)有第二通液孔22時，培養(yǎng)液導(dǎo)流片為串聯(lián)導(dǎo)流片，如圖2a ;如圖5所示，第二層的培養(yǎng)液導(dǎo)流片為串聯(lián)導(dǎo)流片，培養(yǎng)液流經(jīng)上蓋的培養(yǎng)液進(jìn)口、肝細(xì)胞培養(yǎng)片的第一通液孔、并聯(lián)導(dǎo)流片的第二通液孔的非凸片處、下蓋的培養(yǎng)液出口而形成并聯(lián)流路。并聯(lián)流路給肝細(xì)胞和肝內(nèi)上皮細(xì)胞提供營養(yǎng)，并聯(lián)流路培養(yǎng)液首先從上蓋培養(yǎng)液進(jìn)口流進(jìn)，流經(jīng)通液孔流過所有并聯(lián)流道另一方貫穿通液孔下蓋培養(yǎng)液出口。
[0020]另外，所述半透膜可以是聚碳酸酯膜或聚丙烯晴膜，孔徑為0.2?0.6微米；所述上蓋、下蓋、肝細(xì)胞培養(yǎng)片為聚碳酸酯。這樣支架材料的生物相容性較好。
[0021]另外，所述培養(yǎng)單元還可以包括其它細(xì)胞培養(yǎng)片，其結(jié)構(gòu)與肝細(xì)胞培養(yǎng)片的結(jié)構(gòu)相同。這樣在進(jìn)行肝細(xì)胞培養(yǎng)的供應(yīng)的同時，還能進(jìn)行其它細(xì)胞的培養(yǎng)的供應(yīng)，例如上皮細(xì)胞等，對人體的益處更大。
[0022]理想的人工肝是對重型肝炎、肝衰竭病人肝細(xì)胞再生提供了條件。生物人工肝作為人工肝核心部件，肝細(xì)胞種類、生物反應(yīng)器的材料、生物反應(yīng)器的設(shè)計是目前生物人工肝的瓶頸。無論本發(fā)明的碟片式串并聯(lián)雙流路正交流動、三明治肝細(xì)胞生物反應(yīng)器結(jié)果如何，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，多學(xué)科之間的有機(jī)融合，像腎透析帶來革命性變化一樣，人工肝技術(shù)必將成為重型肝病最重要、最有效和最常用的治療手段之一。
[0023]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種正交流動、三明治肝細(xì)胞生物反應(yīng)器，其特征在于:其包括培養(yǎng)桶(4)、上蓋(5)、下蓋(3)、若干個培養(yǎng)單元；上蓋和下蓋的結(jié)構(gòu)相同，均包括培養(yǎng)液進(jìn)口(6)、培養(yǎng)液出口(7);每個培養(yǎng)單元從下至上包括培養(yǎng)液導(dǎo)流片(2)、肝細(xì)胞培養(yǎng)片(I)，肝細(xì)胞培養(yǎng)片包括圓片框(12)和半透膜，半透膜粘接在圓片框的上，在圓片框的圓周上分布多個第一通液孔(13)，培養(yǎng)液導(dǎo)流片是外徑等于圓片框外徑的圓環(huán)形狀，培養(yǎng)液導(dǎo)流片在其圓周的兩個相對側(cè)上分別具有一個向內(nèi)徑向突起的凸片(21)，在兩個凸片的至少一個的圓周處設(shè)有多個與第一通液孔對應(yīng)的第二通液孔(22);在最上端的培養(yǎng)單元上放置一個培養(yǎng)液導(dǎo)流片⑵。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交流動、三明治肝細(xì)胞生物反應(yīng)器，其特征在于:在所述圓片框上設(shè)有若干加強(qiáng)筋(11)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交流動、三明治肝細(xì)胞生物反應(yīng)器，其特征在于:所述第一通液孔為4組，均勻分布在肝細(xì)胞培養(yǎng)片的圓周上，每組10個孔；所述上蓋和下蓋均具有4個培養(yǎng)液導(dǎo)流槽(32)，組裝時，與上、下蓋接觸的培養(yǎng)液導(dǎo)流片的第二通液孔與培養(yǎng)液導(dǎo)流槽對應(yīng)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正交流動、三明治肝細(xì)胞生物反應(yīng)器，其特征在于:在一個所述凸片上的所述第二通液孔的個數(shù)為10個。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的正交流動、三明治肝細(xì)胞生物反應(yīng)器，其特征在于:在肝細(xì)胞培養(yǎng)片的外周上設(shè)有第一缺口，在培養(yǎng)液導(dǎo)流片的外周上對應(yīng)位置設(shè)有第二缺口。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交流動、三明治肝細(xì)胞生物反應(yīng)器，其特征在于:當(dāng)只在兩個凸片中的一個上設(shè)有第二通液孔(22)時，培養(yǎng)液導(dǎo)流片為并聯(lián)導(dǎo)流片；培養(yǎng)液流經(jīng)上蓋的培養(yǎng)液進(jìn)口、肝細(xì)胞培養(yǎng)片的第一通液孔、并聯(lián)導(dǎo)流片的第二通液孔、下蓋的培養(yǎng)液出口而形成串聯(lián)流路。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的正交流動、三明治肝細(xì)胞生物反應(yīng)器，其特征在于:當(dāng)在兩個凸片上均設(shè)有第二通液孔(22)時，培養(yǎng)液導(dǎo)流片為串聯(lián)導(dǎo)流片；培養(yǎng)液流經(jīng)上蓋的培養(yǎng)液進(jìn)口、肝細(xì)胞培養(yǎng)片的第一通液孔、并聯(lián)導(dǎo)流片的第二通液孔的非凸片處、下蓋的培養(yǎng)液出口而形成并聯(lián)流路。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交流動、三明治肝細(xì)胞生物反應(yīng)器，其特征在于:所述半透膜是聚碳酸酯膜或聚丙烯晴膜，孔徑為0.2?0.6微米；所述上蓋、下蓋、肝細(xì)胞培養(yǎng)片為聚碳酸酯。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交流動、三明治肝細(xì)胞生物反應(yīng)器，其特征在于:所述培養(yǎng)單元還包括其它細(xì)胞培養(yǎng)片，其結(jié)構(gòu)與肝細(xì)胞培養(yǎng)片的結(jié)構(gòu)相同。
【專利摘要】公開一種正交流動、三明治肝細(xì)胞生物反應(yīng)器,包括培養(yǎng)桶、上蓋、下蓋、和若干個培養(yǎng)單元，每個培養(yǎng)單元從下至上包括硅膠密封與流道片、肝細(xì)胞培養(yǎng)片，肝細(xì)胞培養(yǎng)片包括一個圓片框和兩個半透膜，兩個半透膜分別粘接在圓片框的上、下表面，在圓片框的圓周上分布多個第一通液孔，硅膠密封與流道片是外徑等于圓片框外徑的圓環(huán)形狀，硅膠密封與流道片在其圓周的兩個相對側(cè)上分別具有一個向內(nèi)徑向突起的凸片，在對應(yīng)凸片的圓周處設(shè)有多個第二通液孔，血液經(jīng)過肝細(xì)胞培養(yǎng)片一側(cè)的第一通液孔、硅膠密封與流道片形成串聯(lián)的血液通道，肝細(xì)胞培養(yǎng)液經(jīng)過肝細(xì)胞培養(yǎng)片另兩側(cè)的第一通液孔、硅膠密封與流道片的兩個相對側(cè)的第二通液孔形成肝細(xì)胞培養(yǎng)液通道。
【IPC分類】C12M3/04
【公開號】CN105154332
【申請?zhí)枴緾N201510611438
【發(fā)明人】龍勉, 高宇欣, 呂東媛, 王成之, 羅春花
【申請人】中國科學(xué)院力學(xué)研究所
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年9月23日