[實用新型]一種仿生型心肌組織生物反應器

有效

• 申請號: 200820142592.0
• 申請日: 2008-10-21
• 公開（公告）號: CN201305602Y
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 張西正;張永紅;郭新;郭勇;魏嚴;李瑞欣;侍才洪
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事醫學科學院衛生裝備研究所
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/42
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 江鎮華

技術領域

本實用新型涉及組織工程領域，具體涉及一種心肌組織生物反應器。

背景技術

由于心肌組織本身缺乏足夠的再生能力，在心臟損失了大量心肌細胞以后，往往形成纖維化的疤痕，通常，心肌梗塞就是由此而引起的。心肌梗塞會妨礙心肌正常的同步收縮，加重心臟健康部位的負荷，造成更多的心肌細胞死亡和心壁變形，短期內，就可能會因惡性循環而使梗塞面積加倍。心肌梗塞一旦發生，就很難逆轉，心臟的功能會受到永久性地削弱，甚至心力衰竭而致人死亡。目前，心血管疾病，如心臟病發作和充血性心力衰竭(CHF)仍然是人類生命健康最大的威脅之一。

心肌修復是近年來出現的一個治療受損心肌的新概念。心肌修復是指在細胞水平上，通過在心肌受損區域生長出“活”心肌組織并使其血管化，重塑受損的心肌組織，從而恢復心臟的功能。心肌組織工程被認為是一種很有希望的途徑和方式，在替代和維持梗塞的心肌組織功能，并進而治愈疾病以最大限度地挽救病人生命方面可能發揮巨大作用。

組織工程生物反應器是一種體外構建人體組織的系統裝置。應用于組織工程的生物反應器必須盡可能地模擬和穩定地再現與體內人體組織自然生長相似的內環境(如力場、電場、磁場、生物化學和物質能量信息的傳輸交流方式等影響因素)，才能使其中培養物(如細胞，特別是細胞-三維生物材料復合物)按照其時空特異性正確地進行基因表達和細胞分化、正常地生長發育，才有可能獲得活體組織的類似物；或者最終在體外形成特定的組織，用于臨床修復人體相應的組織缺損。

目前在組織工程研究中使用的有代表性的生物反應器包括(1)攪拌式生物反應器；(2)旋轉壁式生物反應器；(3)中空纖維式生物反應器；(4)直接灌流式生物反應器；(5)應力加載式生物反應器等，模擬正常生理條件下的力學環境。Hoerstrup等研制了一種脈動式生物發生器，它可以產生脈動液流和壓力。將骨髓間充質干細胞胞-生物材料復合物置于其中培養，在脈動液流和壓力的作用下促進了膠原蛋白的分泌，其結構與機械性能比較接近人體三尖瓣。(Hoerstrup?SP，Sodian?R，Sperling?JS，et?al.New?pulsatilebioreactor?for?in?vitro?formation?of?tissue?engineered?heart?valves.TissueEng，2000；6：75.)劉霞等開展了生物反應器內再造組織工程化心肌的實驗研究。在體外模擬微重力條件下構建心肌細胞U膠原復合體，探索組織工程化心肌組織體外再造的可行性(中國醫學科學院學報2003.02；25(1)：7-12

)。Shachar介紹了心肌組織工程在生物材料和生物反應器中的設計原則(Heart?FailRev.2003?Jul；8(3)：271-6)。許曉增介紹了一種用于細胞培養生物反應器(CN95113902.9)，Evan介紹了一種適合多種方式的生物培養方法和系統(United?StatesPatent：6,627,421)。心肌組織是在心電刺激的條件下產生收縮和舒張，而現有的心肌生物反應器，未能模擬施加力學和電學刺激對培養的心肌組織的生物環境。

實用新型內容

本實用新型的目的是克服現有技術的上述不足，提供一種仿生型心肌組織生物反應器，從而能夠模擬心肌組織生理狀態下的力電環境，通過給培養的心肌細胞與支架材料復合物施加一定的應變和電場，在體外構建心肌組織。

為此，本實用新型采用如下的技術方案：

一種仿生型心肌組織生物反應器，包括心肌組織培養室，其特征在于，所述心肌組織培養室包括殼體，在殼體上固定有培養池，在培養池的上端開設有兩個凹槽，在兩個凹槽內分別設置有與電場發生器相連的電極，用以對所培養的心肌組織施加電場，所述生物反應器還包括液體應變加載部分和動力部分，所述液體應變加載部分包括通過固定架固定的注射器和導管，注射器包括注射筒和活塞兩部分，注射筒的尾部與導管的一端相連，導管的另一端通過培養池下方的孔與培養池連通，注射器的活塞受動力部分控制，所述的動力部分使活塞能夠往復運動，液體應變加載部分和動力部分所產生的液體壓力對心肌組織施加應變，形成仿生型力、電場耦合的心肌組織三維培養環境。

上述的仿生型心肌組織生物反應器，所述的動力部分具體可以采用以下的機構：包括連桿、圓盤、電機、移動夾持塊、滑槽，圓盤受電機驅動，圓盤上設置有滑槽，連桿的一端受移動夾持塊所夾持并置于滑槽中，另一端與注射器的活塞相連。