基于人iHep细胞及膜式板状反应器的生物人工肝系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于人iHep细胞及膜式板状反应器的生物人工肝系统，其包括第一血液循环泵、肝素泵、血浆分离器、第二血液循环泵以及生物反应器，其中。所述第一血液循环泵的进口与血液输入管连接，所述第一血液循环泵的出口分别与所述肝素泵、所述血浆分离器连接，所述血浆分离器的出口与血液输出管以及所述第二血液循环泵入口连接。本发明专利技术的人工肝系统使用生物膜的人工肝生物反应器有足够大的容量装下能维持人体功能需要的肝细胞；本发明专利技术的生物反应器可以放置在常规细胞培养箱中进行肝细胞的培养；可以持续使用的时间长，功能完善，保证培养的肝细胞不进入人体血液循环系统从而保证治疗安全。

Bioartificial liver system based on human iHep cells and membrane like plate reactors

The invention discloses a bioartificial liver system based on human iHep cells and a membrane plate reactor, which comprises a first blood circulation pump, a heparin pump, a plasma separator, a second blood circulation pump and a bioreactor. The inlet of the first blood circulation pump is connected with the blood input pipe, the outlet of the first blood circulation pump is connected with the heparin pump and the plasma separator respectively, and the outlet of the plasma separator is connected with the blood output pipe and the inlet of the second blood circulation pump. The artificial liver system of the invention uses an artificial liver bioreactor with a biofilm to hold the liver cells needed for maintaining human function with a large enough capacity; the bioreactor of the invention can be placed in a conventional cell incubator for the cultivation of liver cells; the artificial liver system can be used for a long time and has perfect functions to ensure the cultured liver. Cells do not enter the human blood circulation system to ensure treatment safety.

【技术实现步骤摘要】
基于人iHep细胞及膜式板状反应器的生物人工肝系统
本专利技术涉及生物肝
，具体涉及一种基于人iHep细胞及膜式板状反应器的生物人工肝系统。
技术介绍
我国是世界上肝病最严重的国家，大多数是通过肝移植进行治疗，但是由于肝脏来源困难，需要长时间等待肝源，甚至没有机会得到供肝，因此绝大多数病人根本没有生存机会。因此急需人工肝系统维持病人生命，等待肝移植机会，或病人自身肝恢复的机会。但由于传统的人工肝成本极高，大多数病人都无法承担，疗效非常有限，不能明显减少肝功能衰竭的死亡率，故临床应用受到限制。以前的生物人工肝支持系统主要以中空纤维反应器为主，其内灌充一定量的肝细胞或类肝细胞(如人肝细胞、永生化肝细胞、肝癌细胞系、猪肝细胞等)。存在着明显的细胞缺陷，细胞来源困难、无法大规模增殖、肝功能和安全性差等；在中空纤维管反应器中肝细胞由于无法贴壁生长而逐渐丧失功能。反应器内的细胞也可能因受毒素影响会逐步死亡，生物反应器净化血液的效率随工作时间延长而降低，为保持疗效，每隔一段时间需要更换有新鲜细胞的反应器。综上所述，现有的人工肝支持系统无法完全代替全部肝脏的功能，解毒功能单调，血浆消耗巨大，使用持续时间短，不具备完整肝细胞的蛋白合成，脂肪代谢，糖代谢和解毒等重要功能，亟待进一步改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于人iHep细胞及膜式板状反应器的生物人工肝系统，用以解决现有人工肝支持系统解毒功能单调、血浆消耗巨大、使用持续时间短，功能不完善和安全性能差的缺陷。为实现上述目的，本专利技术提供一种基于人iHep细胞及膜式板状反应器的生物人工肝系统，所述生物人工肝系统包括第一血液循环泵、肝素泵、血浆分离器、第二血液循环泵以及生物反应器，其中。所述第一血液循环泵的进口与血液输入管连接，所述第一血液循环泵的出口分别与所述肝素泵、所述血浆分离器连接，所述血浆分离器的出口与血液输出管以及所述第二血液循环泵入口连接；所述第二血液循环泵的出口与所述生物反应器的入口连接，所述生物反应器的出口与所述血液输出管连接。优选的，所述生物反应器包括:壳体、设置在壳体内的多个支架、覆盖于所述支架上的生物膜以及与所述支架固定连接的支撑管；其中，所述壳体上设有血浆入口，细胞培养液以及气体入口，所述支撑管穿过所述壳体并与所述壳体固定连接，所述支撑管一端为细胞注入口，另一端为血浆出口，在所述支撑管的侧壁上设有多个通孔。优选的，所述支架的数量为10-15个。优选的，所述生物膜为纳米纤维薄膜。优选的，所述壳体采用医用塑料或金属材质制成。优选的，所述壳体为圆筒状，所述壳体包括上盖体和下盖体，所述血浆入口和、细胞培养液和气体入口开设在所述上盖体上。优选的，所述支架为圆盘状支架，在所述圆盘状支架内设有放射状的支撑杆，或者所述圆盘状支架上设有多个通孔。优选的，本专利技术的基于人iHep细胞及膜式板状反应器的生物人工肝系统还包括血浆混合器，所述血浆混合器具有第一进口、第二进口以及血液出口，所述血液出口与所述血液输出管连接，所述第一进口与所述血浆分离器连接，所述第二进口与所述生物反应器出口连接。本专利技术具有如下优点：本专利技术的人工肝系统使用生物膜的人工肝生物反应器有足够大的容量装下能维持人体功能需要的肝细胞；本专利技术的生物反应器可以放置在常规细胞培养箱中进行肝细胞的培养；可以持续使用的时间长，功能完善，保证培养的肝细胞不进入人体血液循环系统从而保证治疗安全，真正具有了“人工肝”的意义。附图说明图1为本专利技术的基于人iHep细胞及膜式板状反应器的生物人工肝系统的组成示意图。图2为本专利技术的生物反应器的结构示意图。图3为本专利技术的生物反应器的支架及支撑管组合结构图。图4为本专利技术的生物膜的结构示意图。图5为本专利技术的支架的结构示意图。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。如图1所示，本专利技术的基于人iHep细胞及膜式板状反应器的生物人工肝系统，其包括第一血液循环泵200、肝素泵400、血浆分离器500、第二血液循环泵300以及生物反应器100，其中。第一血液循环泵200的进口与血液输入管700连接，第一血液循环泵200的出口分别与肝素泵400、血浆分离器500连接，血浆分离器500的出口与血液输出管800以及第二血液循环泵300入口连接；第二血液循环泵300的出口与生物反应器100的入口连接，生物反应器100的出口与血液输出管800连接。血浆分离器100将血细胞和血浆分离，分离后的血浆经第二血液循环泵300进入生物反应器100，与生物反应器100中的细胞进行反应，反应完成后，血浆携带相关物质进入血液输出管800，并且与血浆分离器500分离的血细胞相混合，血液输出管800与人体相连通，将反应生成的物质输入到人体内，在人体内循环后的血液在经过血液输入管输入到生物人工肝系统中。本专利技术的生物人工肝系统是在人工肝支持系统基础上研发而成，其具有相当完整的肝脏功能，可以完全替代人体肝脏，完全具备肝脏的蛋白质合成，糖代谢，脂肪代谢和解毒等功能，可以广泛应用于急慢性肝功能衰竭患者的抢救，真正具有了“人工肝”的意义。具体的，如图2和图3所示，本专利技术的生物反应器包括:壳体150、设置在壳体150内的多个支架140、覆盖于支架140上的生物膜120以及与支架140固定连接的支撑管110；其中，壳体150上设有血浆入口131、细胞培养液以及空气入口132，支撑管110穿过壳体150并与壳体150固定连接，支撑管110一端为细胞注入口111，另一端为血浆出口112，在支撑管110的侧壁上设有多个通孔113。需要培养的肝细胞以及培养液通过支撑管110的细胞注入口，进入到生物反应器100中，肝细胞及培养液通过支撑管110侧壁上的通孔113分布到生物膜120上，肝细胞在生物膜120上反应，由血浆分离器500分离的血浆通过壳体150上的血浆入口进入到生物反应器100中，培养细胞的营养液通过细胞培养液入口111进入到生物反应器100中，同时，空气通过细胞培养液以及空气入口132到生物反应器100中，提供肝细胞的生长合适的空气、温度与湿度，经过反应的血浆溶液通过支撑管110侧壁上的通孔113进入到支撑管110内，然后通过支撑管110的反应液出口流入到血液输出管800中，最后进入到人体内。其中，如图4所示，支架140的数量为10-15个，每个支架140表面上都覆盖有生物膜120，生物膜120为纳米纤维薄膜。肝细胞在贴壁生长时才能较好地发挥肝细胞的功能，本专利技术通过生物反应器上的膜式板状生物人工肝反应器，使肝细胞可以很好的贴在生物膜上生长而使得肝细胞功能发挥良好，同时可以保证足够的肝细胞数量以维持整个人体的肝脏功能需求。壳体150为圆筒状，壳体包括上盖体130和下盖体160，均采用医用塑料或金属材质制成。血浆入口131和细胞培养液入口111开设在壳体150的上盖体130上。如图5所示，每个支架140为圆盘状支架，在圆盘状支架140内设有放射状的支撑杆141，或者圆盘状支架140上设有多个通孔，通孔的形状可以为圆形、长方形、菱形等规则或不规则的形状，多孔的支架，可以防止细胞长满阻止血浆流动，同时，根据孔的形状以及开孔率可调整肝细胞的生长形态。支架140的形状略小于壳体的外径，支架140的边缘与壳体内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于人iHep细胞及膜式板状反应器的生物人工肝系统，其特征在于，所述生物人工肝系统包括第一血液循环泵、肝素泵、血浆分离器、第二血液循环泵以及生物反应器，其中。所述第一血液循环泵的进口与血液输入管连接，所述第一血液循环泵的出口分别与所述肝素泵、所述血浆分离器连接，所述血浆分离器的出口与血液输出管以及所述第二血液循环泵入口连接；所述第二血液循环泵的出口与所述生物反应器的入口连接，所述生物反应器的出口与所述血液输出管连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于人iHep细胞及膜式板状反应器的生物人工肝系统，其特征在于，所述生物人工肝系统包括第一血液循环泵、肝素泵、血浆分离器、第二血液循环泵以及生物反应器，其中。所述第一血液循环泵的进口与血液输入管连接，所述第一血液循环泵的出口分别与所述肝素泵、所述血浆分离器连接，所述血浆分离器的出口与血液输出管以及所述第二血液循环泵入口连接；所述第二血液循环泵的出口与所述生物反应器的入口连接，所述生物反应器的出口与所述血液输出管连接。2.根据权利要求1所述的基于人iHep细胞及膜式板状反应器的生物人工肝系统，其特征在于，所述生物反应器包括:壳体、设置在壳体内的多个支架、覆盖于所述支架上的生物膜以及与所述支架固定连接的支撑管；其中，所述壳体上设有血浆入口，细胞培养液以及气体入口，所述支撑管穿过所述壳体并与所述壳体固定连接，所述支撑管一端为细胞注入口，另一端为血浆出口，在所述支撑管的侧壁上设有多个通孔。3.根据权利要求2所述的基于人iHep细胞及膜式板状反应器的生物人工肝系统，其特征在于，所述支架...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁建强，陈忠敏，王富平，许品仙，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军军医大学第一附属医院，
类型：发明
国别省市：重庆,50