一种膜式板状生物人工肝反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种膜式板状生物人工肝反应器，所述反应器包括罐体以及安装在所述罐体内的多层细胞培养单元、中心细胞悬液注入管。其中，所述细胞培养单元中，细胞培养膜呈圆环状水平安置，支架呈轮辐状或筛网状，中心开孔，细胞培养膜在上，支架在下；多层单元总高约占罐体圆柱部分的2/3。本发明专利技术设计的膜式板状生物人工肝反应器，细胞培养膜呈水平状利于肝细胞贴壁，血浆流向与细胞培养膜垂直，细胞不易脱落，血浆与细胞能够得到充分接触并进行物质交换，通过细胞悬液注入量，可控制每层膜细胞占用率，确保血浆的通过性，多层板结构可获得足够肝细胞，替换现有人工肝支持系统中的生物反应器。

A membrane type bioartificial liver reactor

The invention discloses a membrane plate bio-artificial liver reactor, which comprises a tank body, a multilayer cell culture unit installed in the tank body and a central cell suspension injection tube. In the cell culture unit, the cell culture membrane is arranged in a circular horizontal arrangement, and the scaffold is spoke-like or mesh-like, with a central opening, the cell culture membrane is on top and the scaffold is under; the total height of the multi-layer unit accounts for about 2/3 of the cylinder part of the tank. The membrane plate bio-artificial liver reactor designed by the invention has the advantages that the cell culture membrane is horizontally shaped to facilitate the adherence of the hepatocytes to the wall, the flow direction of the plasma is perpendicular to the cell culture membrane, the cells are not easy to fall off, the plasma and the cells can be fully contacted and exchanged, and the occupancy rate of each layer of the membrane cells can be controlled by the amount of the cell suspension injection. Ensuring plasma throughput, the multilayer plate structure provides enough hepatocytes to replace the bioreactors in the existing artificial liver support system.

【技术实现步骤摘要】
一种膜式板状生物人工肝反应器
本专利技术涉及人工肝反应器
，具体涉及一种膜式板状生物人工肝反应器。
技术介绍
人工肝脏是借助体外机械，化学或生物性装置，暂时或部分替代肝脏功能，从而协助治疗肝脏功能不全或相关疾病。人工肝作为肝功能不全、肝衰竭或相关疾病的有效辅助治疗设备在临床中具有极大应用潜力。按照人工肝组成及性质可以分成三类：非生物型人工肝、生物型人工肝、混合型人工肝。非生物型人工肝治疗常用的方法是血液透析、血浆或全血灌流、血液置换和滤过等，主要可以实现肝脏最基本的解毒功能，该类型人工肝已在临床广泛应用。生物型人工肝则是将人或动物的肝细胞置于反应器中进行培养，同时控制细胞微环境使其尽可能接近于人体肝脏所处的环境，使肝细胞能正常生存，实现肝脏的生化功能。混合型生物人工肝是生物与非生物人工肝技术的优化组合，更好地达到临床治疗效果。生物型人工肝和混合型人工肝目前尚处于临床验证阶段，临床应用潜力巨大。生物反应器是生物型人工肝和混合型人工肝的核心部件，其主要功能是为大量体外培养的肝脏细胞提供适宜的生长环境，促使肝脏细胞保持稳定的高水平细胞活性和肝功能表达水平。目前生物反应器的种类很多，按照细胞的培养方式可分为1、中空纤维生物反应器；2、平板单层生物反应器；3、灌注床或支架生物反应器；4、包被悬浮生物反应器。现有技术中的人工肝生物反应器在细胞培养方面存在很多问题，诸如生物反应器内培养的肝细胞数量过低达不到人体所需的2-3×1010cells；肝细胞与血浆流向呈错流，细胞容易从培养基质上脱落从而造成肝细胞随循环的培养液流走；物质需要通过中控纤维膜再与另一侧膜表面处于贴壁的细胞进行交换，由于细胞在生物反应器内分布不均匀，以及悬浮生物反应器和流化床生物反应器中因肝细胞包被微囊的阻碍，限制了物质交换效率等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种膜式板状生物人工肝反应器，用以解决现有生物反应器承载肝细胞分布不均，易脱落，物质交换效率不稳定的缺陷。为实现上述目的，本专利技术提供一种膜式板状生物人工肝反应器，所述反应器包括罐体以及安装在所述罐体内的多层细胞培养单元和中心细胞悬液注入管，所述罐体上部设有空气交换口、血浆进口；所述罐体的内侧下部设有细胞过滤膜，以及血浆出口，所述罐体内的血浆经过所述细胞过滤膜后，经所述血浆出口流出所述罐体。优选的，所述罐体的中部为圆柱形，所述罐体的上部和下部为圆锥形。优选的，所述罐体的直径为10～25cm。优选的，所述细胞培养单元由细胞培养膜及支架组成，所述细胞培养膜呈圆环状水平安置，所述支架呈轮辐状或筛网状，中心开孔，所述细胞培养膜覆盖在所述支架上。优选的，所述细胞培养单元中心孔孔径1cm±0.5cm。优选的，所述细胞培养膜孔径为2μm±1.5μm；所述细胞培养膜材质采用聚醚砜膜类、纤维素膜类、生物膜类、复合膜类材料制成。优选的，所述支架材质采用聚氨酯类或聚苯乙烯制成；所述轮辐状支架呈对称性，辐数大于8；所述筛网状支架目数小于5。优选的，所述多层细胞培养单元总高占罐体圆柱部分的2/3，相邻所述细胞培养膜之间间隔1～5mm。优选的，所述中心细胞悬液注入管与细胞培养膜和支架中心圆孔对应，注入管底端封闭；所述中心细胞悬液注入管的下部高于所述细胞培养膜的部分开圆孔或长方形孔；所述中心细胞悬液注入管的上方穿过所述罐体顶盖，并配有插入式旋盖。优选的，所述细胞过滤膜孔径为10μm±5μm，其采用聚醚砜过滤膜、聚乙烯过滤膜或聚乙烯醇过滤膜制成。本专利技术具有如下优点：本专利技术膜式板状生物人工肝反应器，肝细胞均匀且密度可控，细胞水平贴壁利于生长且不易脱落，细胞与血浆充分接触进行物质交换，可替换现有人工肝支持系统中的生物反应器。附图说明图1为本专利技术的膜式板状生物人工肝反应器的结构示意图。图2为本专利技术的生物膜的结构示意图。图3为本专利技术的支架的一实施例的结构示意图。图4为本专利技术的支架的另一实施例的结构示意图。图5为本专利技术细胞注入罐内后悬浮细胞不同时间密度曲线图。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。下面将更详细地描述本专利技术的具体实施例。提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本专利技术的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本专利技术的范围。本专利技术的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。如图1所示，本专利技术的膜式板状生物人工肝反应器，其包括罐体100以及安装在罐体100内的多层细胞培养单元，其中，细胞培养单元包括细胞培养膜210和支架230，细胞培养单元高度为2mm，共计12层，多层细胞培养单元约占整个罐体100圆柱部分的2/3；中心细胞悬液注入管220，中心细胞悬液注入管220的底部封闭，中心细胞悬液注入管220上开设圆孔221或者开设长方形孔221，位置高于细胞培养膜210，2mm，中心细胞悬液注入管220配有插入式旋盖400，可阻止细胞在细胞培养单元间迁移；罐体100的上部设有血浆进口110、空气交换口120，罐体100的下部设有过滤膜300和血浆出口130。细胞悬液从中心细胞悬液注入管220的注入量需要控制每层细胞培养膜的细胞占用率50～80％。本专利技术的人工肝反应器的罐体100的中部为圆柱形，罐体的上部150和下部140为圆锥形。即罐体100的整体形状为圆柱双锥形，罐体100的上部锥形顶部设置血浆进口110、空气交换口120，罐体100的底部设置血浆出口130。在本专利技术的生物反应器中，罐体100的锥形顶部和中心细胞悬液注入管220，圆柱形部分和锥形底部分别采用一体化设计，锥形顶部与圆柱形部分采用螺纹连接，血浆进口110、空气交换口120以及血浆出口130处均设有螺纹，通过旋盖111密封。罐体100内侧内部底端设有微米级的聚醚砜过滤膜300(孔径10μm±5μm)，聚乙烯过滤膜或聚乙烯醇过滤膜，血浆经过滤膜300过滤后，经过罐体100底部的血浆出口130流出罐体100，过滤膜300的设置可以保证血浆顺利流出生物反应器，同时阻止部分肝细胞流出生物反应器。本专利技术的生物反应器的罐体100、中心细胞悬液注入管220、细胞培养膜支架230的材料采用聚氨酯类或聚苯乙烯制成，细胞培养膜210采用尼龙纤维膜，该尼龙纤维膜的孔径为0.45-1um，当然，细胞培养膜材质可采用聚醚砜膜类、纤维素膜类、生物膜类、复合膜类材料制成。罐体的直径为10～25cm，细胞培养单元中心孔孔径1cm±0.5cm，细胞培养膜孔径为2μm±1.5μm。中心细胞悬液注入管220的下部略高于细胞培养膜210的部分开圆孔(直径0.8mm±0.2mm)或长方形孔(宽1.5mm±0.5mm)，中心细胞悬液注入管220的上方穿过罐体100顶盖，并配有插入式旋盖400，中心细胞悬液注入管220的直径与细胞培养单元中心孔孔径相同，中心细胞悬液注入管220的开孔高度26mm。如图2至图4所示，支架230为轮辐状，辐数16，细胞培养膜210外径20cm，内径1cm，圆柱形罐体的高度3.6cm。轮辐状支架呈对称性，辐数大于8，筛网状支架目数小于5。细胞培养本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膜式板状生物人工肝反应器，其特征在于，所述反应器包括罐体以及安装在所述罐体内的多层细胞培养单元和中心细胞悬液注入管，所述罐体上部设有空气交换口、血浆进口；所述罐体的内侧下部设有细胞过滤膜，以及血浆出口，所述罐体内的血浆经过所述细胞过滤膜后，经所述血浆出口流出所述罐体。

【技术特征摘要】
1.一种膜式板状生物人工肝反应器，其特征在于，所述反应器包括罐体以及安装在所述罐体内的多层细胞培养单元和中心细胞悬液注入管，所述罐体上部设有空气交换口、血浆进口；所述罐体的内侧下部设有细胞过滤膜，以及血浆出口，所述罐体内的血浆经过所述细胞过滤膜后，经所述血浆出口流出所述罐体。2.根据权利要求1所述的膜式板状生物人工肝反应器，其特征在于，所述罐体的中部为圆柱形，所述罐体的上部和下部为圆锥形。3.根据权利要求1所述的膜式板状生物人工肝反应器，其特征在于，所述罐体的直径为10～25cm。4.根据权利要求1所述的膜式板状生物人工肝反应器，其特征在于，所述细胞培养单元由细胞培养膜及支架组成，所述细胞培养膜呈圆环状水平安置，所述支架呈轮辐状或筛网状，中心开孔，所述细胞培养膜覆盖在所述支架上。5.根据权利要求4所述的膜式板状生物人工肝反应器，其特征在于，所述细胞培养单元中心孔孔径1cm±0.5cm。6.根据权利要求4所述的膜式板状生物人工肝反应器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王富平，丁建强，陈忠敏，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50