[實用新型]一種基于羅葉泵的仿生脈動生物反應器

有效

• 申請號: 201720586161.2
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN206902161U
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 林展翼;吳岳恒;周嘉輝
• 申請（專利權）人: 廣東省人民醫院（廣東省醫學科學院）
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/34
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司44100
• 代理人: 羅毅萍,張玲春

技術領域

本實用新型涉及一種醫療和實驗研究器械，尤其是涉及一種基于羅葉泵的仿生脈動生物反應器。

背景技術

心腦血管疾病發病率呈逐年上升趨勢，其共同的病理生理學特征為血管功能失衡及損傷修復異常，繼而引起血管重構。因此，組織工程血管置換術是心腦血管疾病的重要治療方法。目前臨床上應用的血管移植物主要有異體生物血管、自體血管、人工合成血管。異體生物血管因易致免疫排斥而最終導致血管阻塞；自體血管必需犧牲人體正常組織來修復病損組織，且長度和管徑合適的自體非必需血管的來源有限。人工合成血管如滌綸、聚四氟乙烯等材料作為小血管的通暢率不能滿足臨床治療的需要，且作為異物可引起慢性免疫排斥反應、感染和栓塞、隨著時間的延長，管腔通常率下降，若長期應用抗凝藥又有一定的副作用，因此尋找新的血管替代物成為新的研究熱點。

自1986年，Weinberg CB等應用自體來源的平滑肌細胞、成纖維細胞、內皮細胞構建了復合的組織工程化血管，但血管強度無法滿足回植要求，讓人們看到了組織工程血管的希望。此后Kanayama、Jo等用天然膠原、脫細胞血管支架等天然生物材料作為支架材料構建組織工程血管，證明了構建TEBV的可行性。

此外，Matsumura和Roh等用人工合成可降解材料PGA(聚羥基乙酸)、PLA(聚乳酸)、聚L-乳酸(PLLA)及上述材料共聚物(PLGA)，P4HB(聚-4-羥基丁酸)等作為支架材料也構建除了組織工程血管。

但是，上述組織工程血管均為體外靜態構建，此時血管細胞會喪失部分分化功能，黏附力量低下，導致形成的TEBV彈性中膜的強度不夠、內皮細胞層黏附不牢易脫落，而導致血栓形成。因此，在體外構建TEBV時，人為施加適宜的力學刺激成為人們的共識。合理運用脈動生物反應器在體外模擬體內血管的流體力學環境，在體外構建成能自我分泌細胞外基質、具有一定力學強度、能夠自我重構的功能完整的TEBV。

由于心臟是搏動血流，頻率低，壓差大，故實現仿生的體外模擬比較困難。Niklason 和Hoerstrup SP等有類似報道，將利用蠕動泵為動力源，設置一定搏動頻率，在組織工程血管反應器中成功構建組織工程化小血管，并用于動物實驗，得到的組織工程血管在形態學、組織學與正常血管相似，管腔較為通暢，且血管最大抗張強度相比靜態培養大幅提升。

但總體上看，目前以蠕動泵為動力源使得力學參數(如血壓和心率等)的調節范圍受限，體外模擬的力學微環境仿生度不高，大部分的血管重構研究主要集中在細胞層次，研究結果較難在整體動物研究中得到重復，獲得的TEBV的性能尚不滿足臨床使用。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種仿生脈動生物反應器，此反應器具有參數(頻率、正/負向壓力及壓差等)調節范圍大，仿生能力強，機械穩定性好，運行可靠等優點，有利于組織工程血管研究平臺的應用。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為：

一種仿生脈動生物反應器，包括脈動生物反應器動力裝置，脈動生物反應器動力裝置與人工心臟輔助裝置羅葉泵連接，人工心臟輔助裝置羅葉泵與生物反應器培養系統連接，生物反應器培養系統與儲液瓶連接，儲液瓶與人工心臟輔助裝置羅葉泵連接。

上述仿生脈動生物反應器包括反應器器皿，器皿由玻璃反應器和硅膠蓋兩部分構成，玻璃反應器內緣處接有對稱的細玻璃端口，分別為進液口和出液口，兩端玻璃端口由薄壁硅膠管連接。

所述薄壁硅膠管采用外徑4-6mm外徑的硅膠管制作，薄壁硅膠管為中空的管狀結構，外包裹一層可降解人工材料PGA，薄壁硅膠管由玻璃器皿內緣插入細玻璃端口，外部管路為不同型號的接頭與硅膠管構成，通過管道與壓力傳感器和動力裝置連接，構成一套整體系統。

所述培養器器皿主體，反應器高120cm，直徑為110mm。

與現有技術相比，本實用新型具有的優點和效果如下：

1)本實用新型的仿生脈動生物反應器用于TEBV的構建。本實用新型由脈動反應器動力裝置、人工心臟輔助裝置(羅葉泵)、組織工程血管反應器、儲液瓶和連接管道組成。羅葉泵是一種模仿心臟左室舒縮做功的特殊的容量(容積)泵，驅動一定容積液體在密閉管道上脈動形式流動。此外，羅葉泵的參數(頻率、正/負向壓力及壓差等)調節范圍大，仿生能力強，有利于組織工程血管研究平臺的應用。