一种颅骨脉管复合支架动态灌注装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种颅骨复合支架动态灌注装置，该装置由灌注循环机构、控制机构两大部分组成，其中灌注循环机构由蠕动泵、储液瓶、灌注室、加湿瓶，经颅骨多孔支架通道、脉管连接通道、硅胶管连接组成；该装置采用双通道独立灌注方式，颅骨多孔支架通道灌注颅骨多孔支架，脉管通道经过脉管结构为颅骨多孔支架中心提供营养物质和所需氧气；灌注循环系统通过蠕动泵持续灌注混合气体到培养液储液瓶中，保证培养液中氧气、二氧化碳浓度的稳定；正弦波、方波、梯形波等不同形式流量模拟不同培养环境，该装置减少了细胞在培养过程的死亡率，加快细胞增殖与分化的进程，为组织工程技术奠定了技术基础。

A dynamic perfusion device for skull vascular composite stent

The invention discloses a dynamic perfusion device of skull composite stent, which is composed of perfusion circulation mechanism and control mechanism. The perfusion circulation mechanism is composed of peristaltic pump, liquid storage bottle, perfusion chamber, humidification bottle, porous stent passage through skull, vascular connection passage and silica gel tube connection. The device adopts two-channel independent perfusion mode and perfusion through porous stent passage of skull. Porous scaffolds were injected into the skull to provide nutrients and oxygen for the center of the porous scaffolds through the vascular structure; the perfusion circulation system continued to perfuse mixed gases into the culture liquid storage bottle through a peristaltic pump to ensure the stability of oxygen and carbon dioxide concentration in the culture liquid; sine wave, square wave, trapezoidal wave and other forms of flow were used to simulate different culture environments, and the device was reduced. It reduces the mortality of cells in the process of culture, speeds up the process of cell proliferation and differentiation, and lays a technical foundation for tissue engineering technology.

【技术实现步骤摘要】
一种颅骨脉管复合支架动态灌注装置
本专利技术属于生物培养设备的
，尤其涉及一种颅骨脉管复合支架动态灌注装置。
技术介绍
在骨组织工程中，为了后续的移植，支架-细胞体外培养是必不可少的环节。它被广泛的用于使支架具有生命活性，以便支架复合物与人体组织更好的相容性，这是保证实现骨组织生理功能的关键环节。目前，在体外支架与细胞的整合通常采用静态的方式进行，但存在营养物质、氧气供应不足，代谢废物无法排除导致细胞坏死，无法在支架中心形成细胞基质等问题[1,2]。动态培养可解决上述问题，它通过动态灌注方式，使培养液持续流动，加快营养物质的输送和交换，有利于支架中心的细胞生长[3]。此外，动态灌注所产生的流体剪切应力加强细胞信号通道的活跃，促进碱性磷酸酶、骨钙蛋白、collagenI、骨桥蛋白等特殊基因表达，可提高细胞的增殖和分化[5]并形成细胞质基质[6-8]。在血管支架的动态培养中，流体剪切应力会促进内皮细胞标志物的表达[9]。近年来，各式动态灌注设备已经被应用到骨组织工程修复当中。Santoro和Bhaskar[10,11]为培养大面积骨组织，使灌注室中流体分布更加均匀，采用了多出入口的方式进行动态灌注，促进了细胞在3D支架中的增殖与分化。Jagodzinski[12]采用周期性压力培养多孔支架中的骨细胞，并分析了周期性机械刺激对成骨细胞增殖与分化的影响。但是，通过动态灌注培养支架-细胞在体外整合的研究中，仍发现其骨细胞的存活率低，成骨缓慢。研究表明由于支架中没有血管结构，导致细胞营养物质和氧气的供给受到限制，骨细胞不能深入支架内部，造成成骨能力下降[13,14]。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种颅骨脉管复合支架动态灌注装置，该装置采用双通道灌注培养的方法，一个通道连接颅骨多孔支架，加速细胞在多孔支架中的生长；另一个通道连接脉管，促进脉管内细胞的增殖，同时加强对支架中心处骨细胞的营养物质的供给；从而解决常规静/动态培养中出现的骨细胞存活率低、成骨缓慢等问题，以期提高细胞成活率、缩短培养时间。本专利技术采用如下技术方案予以实施：一种颅骨脉管复合支架动态灌注装置，包括循环灌注系统与程序控制系统，所述循环灌注系统包括液体循环机构、气体循环机构和灌注培养腔；所述液体循环机构由第一储液瓶和第二储液瓶构成；所述气体循环机构由CO2瓶、O2瓶、气体混合腔和气液混合瓶构成；所述程序控制系统包括编程模块、驱动模块、蠕动机构和电源；所述蠕动机构由第一蠕动泵、第二蠕动泵和第三蠕动泵构成；所述第一蠕动泵端的输出端分别与所述气液混合瓶、第一储液瓶和第二储液瓶连接；第二蠕动泵输出端分别与第一储液瓶和灌注培养腔的脉管通道连接；所述第三蠕动泵输出端分别与第二储液瓶和灌注培养腔的颅骨多孔支架通道连接；所述第一储液瓶的输出端与灌注培养腔的脉管通道连接；所述第二储液瓶的输出端与灌注培养腔的颅骨多孔支架通道连接。当驱动模块接收到编程模块发出工作信号时，驱动模块启动第一蠕动泵工作使气体循环机构运行；同时，驱动模块启动第二蠕动泵和第三蠕动泵工作使液体循环机构运行。所述灌注培养腔内部通过卡套连接由颅骨多孔支架和脉管支架构成的颅骨复合多孔支架；所述颅骨脉管复合支架通过软管与脉管通道连接，所述脉管通道通过旋盖固定于灌注培养腔侧壁上。所述驱动模块根据编程模块发出的正弦波、方波、梯形波和其相互组合的流量信号控制第一蠕动泵、第二蠕动泵和第三蠕动泵转速变化。所述灌注培养腔由分体式第一半腔和第二半腔构成；所述第一半腔和第二半腔的端面均为圆弧形，其上分别连接有颅骨多孔支架通道。所述编程模块产生流量信号为1-10Hz频率的0.02-50ml·s-1的脉动流量。与现有技术相比，本专利技术具有的优点：1、本专利技术在常规的动态灌注装置的基础上设计了双通道独立灌注，该动态灌注装置模拟人体自然颅骨组织的物质交换过程，从而解决常规静/动态培养中出现的骨细胞存活率低、成骨缓慢等问题，以期提高细胞成活率、缩短培养时间，这将对开创一种新型动态灌注方式具有重要的意义。2、本专利技术鉴于血管结构在组织工程中的作用，颅骨脉管复合支架由颅骨多孔支架和脉管支架复合而成，复合支架采用双通道灌注培养的方法，一个通道连接颅骨多孔支架，加速细胞在多孔支架中的生长；另一个通道连接脉管，促进脉管内细胞的增殖，同时加强对支架中心处骨细胞的营养物质的供给。3、本专利技术的循环系统分为液体循环和气体循环；液体循环为细胞提供营养液、排除代谢废物，并产生剪切应力、压应力；气体循环为动态培养提供二氧化碳、氧气，维持培养液的pH值和氧气浓度的稳定。4、本专利技术的动态灌注腔灌注室两端采用圆弧面，保证流量分布更加均匀；动态灌注装置实现不同形式的流量，模拟不同的培养环境。附图说明图1表示本专利技术的一种颅骨脉管复合支架动态灌注装置示意图。图2表示本专利技术的动态灌注装置灌注培养腔的结构示意图。图3表示颅骨脉管复合支架。具体实施方式结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。如图1所示，本专利技术为一种颅骨复合支架动态灌注装置，包括循环灌注系统1与程序控制系统2，所述循环灌注系统1包括液体循环机构11、气体循环机构12和灌注培养腔13；所述液体循环机构11由第一储液瓶111和第二储液瓶112构成；所述气体循环机构12由CO2瓶121、O2瓶122、气体混合腔123和气液混合瓶124构成；所述程序控制系统2包括编程模块21、驱动模块22、蠕动机构23和电源24；所述蠕动机构23由第一蠕动泵231、第二蠕动泵232和第三蠕动泵233构成；所述第一蠕动泵231端的输出端分别与所述气液混合瓶124、第一储液瓶111和第二储液瓶112连接；第二蠕动泵232输出端分别与第一储液瓶111和灌注培养腔13的脉管通道131连接；所述第三蠕动泵233输出端分别与第二储液瓶112和灌注培养腔13的颅骨多孔支架通道132连接；所述第一储液瓶111的输出端与灌注培养腔13的脉管通道131连接；所述第二储液瓶112的输出端与灌注培养腔13的颅骨多孔支架通道132连接。当驱动模块22接收到编程模块21发出工作信号时，驱动模块22启动第一蠕动泵231工作使气体循环机构12运行；同时，驱动模块22启动第二蠕动泵232和第三蠕动泵233工作使液体循环机构11运行。所述驱动模块22根据编程模块21发出的正弦波、方波、梯形波和其相互组合的流量信号控制第一蠕动泵231、第二蠕动泵232和第三蠕动泵233转速变化。如图2所示，所述灌注培养腔13内部通过卡套133连接由颅骨多孔支架135和脉管支架136构成的颅骨复合多孔支架134；所述颅骨脉管复合支架134通过软管134与脉管通道131连接，所述脉管通道131通过旋盖138固定于灌注培养腔侧壁上。所述灌注培养腔13由分体式第一半腔13a和第二半腔构成，所述第一半腔和第二半腔的端面均为圆弧形，其上分别连接有颅骨多孔支架通道。所述第一半腔和第二半腔的圆弧面代替圆锥面结构，使得灌注室内的培养液分布更加均匀，采用有机玻璃加工，便于观察灌注室中的培养液情况。所述编程模块21产生流量信号为1-10Hz频率的0.02-50ml·s-1的脉动流量。本专利技术在实际中应用，由循环灌注机构1和程序控制机构2两大部分组成，循环灌注机构与控制机构2分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种颅骨脉管复合支架动态灌注装置，包括循环灌注系统与程序控制系统，其特征在于：所述循环灌注系统包括液体循环机构、气体循环机构和灌注培养腔；所述液体循环机构由第一储液瓶和第二储液瓶构成；所述气体循环机构由CO2瓶、O2瓶、气体混合腔和气液混合瓶构成；所述程序控制系统包括编程模块、驱动模块、蠕动机构和电源；所述蠕动机构由第一蠕动泵、第二蠕动泵和第三蠕动泵构成；所述第一蠕动泵端的输出端分别与所述气液混合瓶、第一储液瓶和第二储液瓶连接；第二蠕动泵输出端分别与第一储液瓶和灌注培养腔的脉管通道连接；所述第三蠕动泵输出端分别与第二储液瓶和灌注培养腔的颅骨多孔支架通道连接；所述第一储液瓶的输出端与灌注培养腔的脉管通道连接；所述第二储液瓶的输出端与灌注培养腔的颅骨多孔支架通道通道连接。

【技术特征摘要】
1.一种颅骨脉管复合支架动态灌注装置，包括循环灌注系统与程序控制系统，其特征在于：所述循环灌注系统包括液体循环机构、气体循环机构和灌注培养腔；所述液体循环机构由第一储液瓶和第二储液瓶构成；所述气体循环机构由CO2瓶、O2瓶、气体混合腔和气液混合瓶构成；所述程序控制系统包括编程模块、驱动模块、蠕动机构和电源；所述蠕动机构由第一蠕动泵、第二蠕动泵和第三蠕动泵构成；所述第一蠕动泵端的输出端分别与所述气液混合瓶、第一储液瓶和第二储液瓶连接；第二蠕动泵输出端分别与第一储液瓶和灌注培养腔的脉管通道连接；所述第三蠕动泵输出端分别与第二储液瓶和灌注培养腔的颅骨多孔支架通道连接；所述第一储液瓶的输出端与灌注培养腔的脉管通道连接；所述第二储液瓶的输出端与灌注培养腔的颅骨多孔支架通道通道连接。2.根据权利要求1所述的一种颅骨脉管复合支架动态灌注装置，其特征在于：当驱动模块接收到编程模块发出工作信号时，驱动模块启动第一蠕动泵工作使气体循环机构运行...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑淑贤，张崇越，李佳，亓剑，付志明，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12