一种多孔规则体支架材料中截留及富集细胞的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多孔规则体支架材料中截留及富集细胞的装置和方法，包括注射组件、富集工作腔、侧向密封体以及过滤组件，采用对多孔规则体支架材料在富集工作腔的侧向密封原理，使其材料周边得到有效密封，避免了现有技术中的大部分细胞从材料侧边流动而不能富集到材料内部的问题；过滤组件包括过滤网、储液腔与观察腔，可保证灌注液体不会对支架材料内连接孔造成堵塞，便于实时观察与计算灌注液体体积，进而实现动态评估灌注效果；侧向密封体可适于不同形状规则体或体积较大支架材料的细胞富集，从而有效实现在多孔规则体支架材料中充分截留与富集种子细胞，提高了材料的生物活性，促进了临床应用中的骨修复效果。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔规则体支架材料中截留及富集细胞的装置和方法
本专利技术涉及医疗器械
，具体是一种多孔规则体支架材料中截留及富集细胞的装置和方法。
技术介绍
由外伤、感染、肿瘤和手术等导致的骨组织缺损治疗是骨科的难题之一。其中大段骨缺损的修复重建尤其困难，因此找到一种能在骨缺损部位起到桥梁作用的替代移植物以促进骨缺损的修复，是近年来骨组织工程努力解决的一项难题。目前常用的骨缺损修复替代物包括：自体骨，异体骨、生物陶瓷、骨水泥、高分子聚合物、胶原蛋白、合金等，不同的植骨材料有着不同的物理性质，但从结构上而言，多孔内连结构的植骨材料比密质材料有着更好的骨修复效果，这是因为多孔内连的结构提供了新骨组织爬行生长的空间从而达到更好的界面接合及骨长入。如多孔钛合金，多孔生物陶瓷，多孔钽棒等。但研究表明，此类多孔生物材料，新骨仍较难达到材料内部或该过程比较缓慢。因此其修复能力受到一定限制。除了支架材料，另外一个与骨修复密切相关的因素是种子细胞。一般地，骨组织修复的种子细胞主要指具有自我增殖及分化潜能的多能干细胞，最常见的是骨髓间充质干细胞，其他还包括：血管内皮祖细胞、成骨细胞、骨髓基质细胞、基因修饰细胞等。但多孔人工材料如多孔生物陶瓷、多孔合金等在植入体内的初期是不具备种子细胞的。种子细胞定植于多孔材料深部的过程也是比较缓慢的。于此同时，由于材料内部新生血管匮乏，营养物质及血液中的种子细胞很难在短时间内富集于材料，这在很大程度上也制约了材料的骨修复性能。解决上述问题的方法是在支架材料植入前，为其富集一定数目的种子细胞，其传统技术手段主要包括以下方法：1)采用组织工程技术，用特殊的酶或其他方法将种子细胞从组织中提取出来在体外进行培养扩增，然后将生物材料浸于含有种子细胞的培养液中，使细胞与支架材料进行复合。但上述方法存在：该方法不利于临床应用，因体外细胞培养扩增过程缓慢，患者需经历多次侵入性操作，且细胞与支架复合过程中受到污染的可能性较大。2)手术中所得含有种子细胞的浸液，或骨髓穿刺所得骨髓液，或其他方法获得的含有种子细胞的浸液，通过与支架材料进行混合，或将支架材料浸泡于种子细胞浸液，达到快速复合的目的。但上述方法存在：该方法虽简单易行，但只适用于体积较小，孔及内连径较大的材料，这是因浸泡或机械混合的方式很难在材料的深部复合到足量的细胞。3)专利号为CN1503683A还开发了另外一种技术以即时在支架材料中复合种子细胞，由载入注射器及基质容器组成，通过载入注射器推动液体流经基质容器内微粒性及纤维性骨材料达到富集种子细胞至材料的目的，此方法一定程度上提高了多孔支架材料富集细胞的效率。但上述技术方案也存在：首先，该方法并不适用于规则体(柱状、块状、条状等)且体积较大支架材料的细胞富集，因为规则体材料置于图示基质容器中时，不能做到材料周边的密封，大部分种子细胞从侧边流动而不能够富集到规则体材料的内部。另一方面，该方法未按照材料的多孔三维结构对灌注的液体进行选择，未设定可控流速，这可能导致灌注不足或流速过快，细胞难以截留。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种多孔规则体支架材料中截留及富集细胞的装置和方法，采用对多孔规则体支架材料的侧向密封，可有效实现在多孔规则体支架材料中充分截留与富集种子细胞，提高材料的生物活性，促进临床应用中的骨修复效果。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种多孔规则体支架材料中截留及富集细胞的装置，包括注射组件、富集工作腔、侧向密封体以及过滤组件，所述富集工作腔包括底座、下半体与上半体，所述下半体安装在底座上，所述上半体与下半体相适应，且上半体径向一侧与下半体铰接，上半体径向另一侧与下半体扣接，上半体与下半体扣合之间形成一具有圆柱状密闭空腔的组合体，所述组合体的轴向两端分别具有连通密闭空腔的接口；所述侧向密封体由柔性胶质材料制成，并为与密闭空腔相匹配且中空的圆柱体；所述过滤组件包括支架、竖向设置在支架上的过滤腔以及安装在过滤腔上端口部的过滤网，所述过滤腔具有从上至下连通一体的储液腔与观察腔，所述观察腔的下端设有端口；使用时，通过连接管分别将注射组件的注射口及观察腔的端口分别与组合体的两端接口连通，为便于连接管的密封性连接，优选注射口为旋钮转接口，观察腔的端口与与组合体的两端接口均为与旋钮转接口相同的接口形式，进而适于接合临床常用注射器及输液软管接头。进一步地，所述接口包括位于下半体两端的凸接体、设置在凸接体上并与组合体同轴且向外延伸的外螺纹接头以及设置在上半体两端且与凸接体相对应的凹接体，所述凸接体与凹接体闭合，以实现组合体两端密封，提高密封效果。进一步地，所述密闭空腔的轴向两端具有呈锥形的液体缓冲腔，以便于液体从组合体的两端接口进入时，起到缓冲的效果，使液体在进入多孔规则体支架材料时达到各向均速。进一步地，所述支架包括底座、呈竖向设在底座上的立柱以及呈水平连接在立柱上的固定环，所述固定环具有用于固定过滤腔的套环，所述固定环的数量为两个，且间距设置，以提高对过滤腔竖向固定的可靠性与稳定性。进一步地，所述侧向密封体由硅胶材质一体成型，优选为医用级软硅胶，以满足对多孔规则体支架材料侧向密封与安全使用需要。进一步地，所述注射组件包括具有注射口的注射本体以及与注射本体连接的注射泵，所述注射泵用以实现自动推送注射。进一步地，所述观察腔由透明材质制成，比如：玻璃，树脂，有机塑料等，在观察腔上设有容积标尺，标尺刻度为0-20ml，所述储液腔的容积与观察腔的容积相同，进而使储液腔的总容积为40ml，以满足使用需要。一种多孔规则体支架材料中截留及富集细胞的装置的方法，包括以下操作步骤：A.装置组装：先通过连接管分别将注射组件的注射口及观察腔的端口分别与组合体的两端接口连通，且打开上半体；B.材料置入：将待富集细胞的多孔规则体支架材料置入侧向密封体的内腔，其中，侧向密封体的内腔需与多孔规则体支架材料的形状相适应；C.扣合密封：把置入多孔规则体支架材料的侧向密封体放入下半体的半边腔体内，再扣合上半体，使侧向密封体完全置于密闭空腔内；D.液体灌入：将含有种子细胞的液体从过滤网灌入储液腔，并根据不同类别的液体，选择与其相对应规格的过滤网，过滤后的液体经连接管依次进入密封空腔和注射本体内；E.截留富集：推抽注射本体，使液体来回通过侧向密封体内腔的多孔规则体支架材料，推抽过程中可通过观察腔观测液体每次通过的体积以及截留于多孔规则体材料中的体积，推抽一定次数后，即可完成多孔规则体支架材料的的种子细胞富集或截留。进一步地，所述D步骤中，含有种子细胞的液体包括经骨髓穿刺所得骨髓液、骨科手术钻孔时收集所得骨髓与骨屑混合物、松质骨的浸液、含体外培养扩增细胞的培养液以及其他方式获得的含有种子细胞的液体。进一步地，所述E步骤中，注射本体的推抽次数不小于20次，推注速度为4-10ml/min，具体根据不同的液体类别及多孔规则体支架材料的孔径与内连接参数选择不同的推送速度，以提高种子细胞的截留与富集效果。本专利技术的有益效果：1、本专利技术可以在多孔规则体支架材料的内部截留与富集种子细胞，为骨组织修复提供良好的初始条件；2、本专利技术采用对多孔规则体支架材料在富集工作腔中进行侧向密封，进而有效使多孔规则体支架材料得到充分截留与富集种子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔规则体支架材料中截留及富集细胞的装置，包括注射组件、富集工作腔、侧向密封体以及过滤组件，其特征在于：所述富集工作腔包括底座、下半体与上半体，所述下半体安装在底座上，所述上半体与下半体相适应，且上半体径向一侧与下半体铰接，上半体径向另一侧与下半体扣接，上半体与下半体扣合之间形成一具有圆柱状密闭空腔的组合体，所述组合体的轴向两端分别具有连通密闭空腔的接口；所述侧向密封体由柔性胶质材料制成，并为与密闭空腔相匹配且中空的圆柱体；所述过滤组件包括支架、竖向设置在支架上的过滤腔以及安装在过滤腔上端口部的过滤网，所述过滤腔具有从上至下连通一体的储液腔与观察腔，所述观察腔的下端设有端口；使用时，通过连接管分别将注射组件的注射口及观察腔的端口分别与组合体的两端接口连通。

【技术特征摘要】
1.一种多孔规则体支架材料中截留及富集细胞的装置，包括注射组件、富集工作腔、侧向密封体以及过滤组件，其特征在于：所述富集工作腔包括底座、下半体与上半体，所述下半体安装在底座上，所述上半体与下半体相适应，且上半体径向一侧与下半体铰接，上半体径向另一侧与下半体扣接，上半体与下半体扣合之间形成一具有圆柱状密闭空腔的组合体，所述组合体的轴向两端分别具有连通密闭空腔的接口；所述侧向密封体由柔性胶质材料制成，并为与密闭空腔相匹配且中空的圆柱体；所述过滤组件包括支架、竖向设置在支架上的过滤腔以及安装在过滤腔上端口部的过滤网，所述过滤腔具有从上至下连通一体的储液腔与观察腔，所述观察腔的下端设有端口；使用时，通过连接管分别将注射组件的注射口及观察腔的端口分别与组合体的两端接口连通。2.根据权利要求1所述的一种多孔规则体支架材料中截留及富集细胞的装置，其特征在于：所述接口包括位于下半体两端的凸接体、设置在凸接体上并与组合体同轴且向外延伸的外螺纹接头以及设置在上半体两端且与凸接体相对应的凹接体，所述凸接体与凹接体闭合，以实现组合体两端密封。3.根据权利要求1所述的一种多孔规则体支架材料中截留及富集细胞的装置，其特征在于：所述密闭空腔的轴向两端具有呈锥形的液体缓冲腔。4.根据权利要求1所述的一种多孔规则体支架材料中截留及富集细胞的装置，其特征在于：所述支架包括底座、呈竖向设在底座上的立柱以及呈水平连接在立柱上的固定环，所述固定环具有用于固定过滤腔的套环。5.根据权利要求1所述的一种多孔规则体支架材料中截留及富集细胞的装置，其特征在于：所述侧向密封体由硅胶材质一体成型。6.根据权利要求1所述的一种多孔规则体支架材料中截留及富集细胞的装置，其特征在于：所述注射组件包括具有注射口的注射本体以及与注射本体连接的...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁亚杰，王臻，卢建熙，李明辉，陈国景，
申请(专利权)人：中国人民解放军第四军医大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61