[發(fā)明專利]一種細(xì)胞反應(yīng)器及包括該反應(yīng)器的人工肝支持系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910242907.8
• 申請(qǐng)日: 2009-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN101732771A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 房青;徐梅;高福云;張文健;婁晉寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中日友好醫(yī)院
• 主分類號(hào): A61M1/36
• 分類號(hào): A61M1/36;C12M3/00
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 王德楨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種細(xì)胞反應(yīng)器及其制備方法和再生方法，還涉及包括該細(xì)胞反應(yīng)器的人工肝支持系統(tǒng)。

背景技術(shù)

肝功能衰竭是各種肝病的終末期表現(xiàn)，其發(fā)生率和死亡率很高，人工肝支持系統(tǒng)是目前較方便有效的治療手段，它可為患者提供肝功能支持治療，從而使患者成功過渡到肝移植或者自身受損肝臟功能恢復(fù)。人工肝包括三種類型：非生物型人工肝、生物型人工肝和混合型人工肝。其中非生物型人工肝包括血液透析、血漿置換、活性炭吸附等，雖然可以起到一定的解毒作用，但與真正的肝臟功能相差甚遠(yuǎn)。而生物型人工肝由于使用生長(zhǎng)有肝細(xì)胞的細(xì)胞反應(yīng)器對(duì)患者血漿進(jìn)行解毒和代謝，其功能更完善，但是患者血液中大量的毒性物質(zhì)難以短期內(nèi)清除，會(huì)對(duì)細(xì)胞反應(yīng)器內(nèi)的肝細(xì)胞產(chǎn)生損傷。混合型人工肝系統(tǒng)綜合了前兩種人工肝的優(yōu)點(diǎn)，先將血液/血漿通過非生物肝循環(huán)，降低血中有毒物質(zhì)的濃度，然后再通過生物肝進(jìn)行解毒、代謝、合成和分泌，其替代肝臟的作用最好，因此具有良好的應(yīng)用前景。

混合型人工肝系統(tǒng)和生物型人工肝系統(tǒng)中真正發(fā)揮肝臟功能的是生物肝循環(huán)部分，但生物肝循環(huán)裝置類型繁多，目前尚無最佳方案。由于生物肝循環(huán)部分是人工肝的主要部分，因此對(duì)這部分的改良是人工肝發(fā)展的重點(diǎn)。目前，世界上多個(gè)國(guó)家的研究中心對(duì)生物人工肝中使用的細(xì)胞材料和細(xì)胞反應(yīng)器類型進(jìn)行了大量研究，并且已有部分生物人工肝系統(tǒng)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，并獲得了一定的療效。而國(guó)內(nèi)目前尚無可應(yīng)用于臨床的生物人工肝及其裝置。細(xì)胞反應(yīng)器作為生物人工肝系統(tǒng)的核心成分，不僅直接影響其中裝載細(xì)胞的活性及功能，而且也直接影響生物人工肝系統(tǒng)的安全性。在本發(fā)明之前，臨床使用的細(xì)胞反應(yīng)器大致分為4種類型：中空纖維型，單層平板型，灌注床或支架型和微囊包被懸浮型。其中中空纖維型細(xì)胞反應(yīng)器是目前應(yīng)用最多的，它是將一束中空纖維管密封于透明有機(jī)材料的外殼中，該纖維將外殼分為內(nèi)外兩個(gè)腔，一般內(nèi)腔流動(dòng)患者的血漿，外腔可裝置培養(yǎng)的肝臟細(xì)胞。該纖維同時(shí)還具有半透膜功能，隔離細(xì)胞的同時(shí)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的雙向運(yùn)輸，從而達(dá)到透析和解毒功能的目的。

然而，該反應(yīng)器在生物人工肝的制備中存在一定缺陷。首先，該反應(yīng)器中的中空纖維密集排列，使管外的容量和有效交換面積很小，不易裝載大量肝細(xì)胞；其次，當(dāng)肝細(xì)胞裝入后細(xì)胞不能均勻分布于中空纖維之間，導(dǎo)致血漿從無細(xì)胞的空隙通過使細(xì)胞的解毒效率降低；第三，裝入的肝細(xì)胞容易密集堆積，使細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)成分交換受限，降低了肝細(xì)胞的活性和功能。

理論上，理想的細(xì)胞反應(yīng)器應(yīng)具備以下條件：1、中空纖維外有容納足夠肝細(xì)胞的空間，使一個(gè)細(xì)胞反應(yīng)器能滿足對(duì)1例肝衰竭患者的治療。2、能夠提供肝細(xì)胞存活和功能的微環(huán)境。3、允許中小分子通過中空纖維雙向運(yùn)輸，并阻隔大分子物質(zhì)交換。4.盡可能延長(zhǎng)細(xì)胞反應(yīng)器應(yīng)用于治療的時(shí)間，或能夠再生使用。然而，到目前為止國(guó)際上還沒有符合這些條件的細(xì)胞反應(yīng)器應(yīng)用于臨床。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的一個(gè)技術(shù)問題是提供一種細(xì)胞反應(yīng)器，該細(xì)胞反應(yīng)器避免了中空纖維型生物反應(yīng)器內(nèi)中空纖維外空間狹小和肝細(xì)胞裝置后分布不均的問題。還可以解決肝細(xì)胞直接培養(yǎng)在生物反應(yīng)器內(nèi)肝細(xì)胞生長(zhǎng)不良及難以觀察肝細(xì)胞生長(zhǎng)情況的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供了一種細(xì)胞反應(yīng)器，所述細(xì)胞反應(yīng)器包括一個(gè)容器，該容器底部設(shè)有液體出口，容器頂部設(shè)有封蓋，封蓋上設(shè)有液體入口，容器底部和容器頂部封蓋內(nèi)分別設(shè)有一層100～400目的濾網(wǎng)，液體出口和入口處設(shè)置有與其密封配合的蓋子，容器內(nèi)部?jī)蓪訛V網(wǎng)之間容納長(zhǎng)有肝細(xì)胞的微載體和樹脂的混合物。

本發(fā)明所述的細(xì)胞反應(yīng)器中裝載長(zhǎng)有肝細(xì)胞的微載體和樹脂的混合物，其中所述肝細(xì)胞為動(dòng)物或人的原代肝細(xì)胞、永生化的人或動(dòng)物肝細(xì)胞系或肝腫瘤細(xì)胞，所述樹脂顆粒直徑為100～4000μm，樹脂占裝載總體積的5～30％，所述長(zhǎng)有肝細(xì)胞的微載體與樹脂混合的體積比為3∶1～9∶1。摻入樹脂的目的是為增加流過反應(yīng)器的液體與肝細(xì)胞的接觸面積，由于細(xì)胞培養(yǎng)的微載體的直徑一般在50～200μm左右，本發(fā)明使用的樹脂直徑比微載體大2～20倍，當(dāng)將微載體與比其直徑大的樹脂混合后，混合物中會(huì)存在很多孔隙，因此可以保證流過細(xì)胞反應(yīng)器的液體與微載體上肝細(xì)胞的充分接觸。所用的樹脂顆粒可以是任何醫(yī)用樹脂材料制備的樹脂顆粒，其具體材料包括但不局限于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯、氟化乙丙烯聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氧甲烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚氨酯、硅橡膠、聚砜、聚乳酸、聚羥基乙酸等。