CN101381678A - 多层膜片结构灌流型生物反应器及应用 - Google Patents
多层膜片结构灌流型生物反应器及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101381678A CN101381678A CNA2008101213527A CN200810121352A CN101381678A CN 101381678 A CN101381678 A CN 101381678A CN A2008101213527 A CNA2008101213527 A CN A2008101213527A CN 200810121352 A CN200810121352 A CN 200810121352A CN 101381678 A CN101381678 A CN 101381678A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- diaphragm
- circles
- concentric
- cells
- perfusion bioreactor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 claims abstract description 23
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 claims 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract 1
- 230000002440 hepatic effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 15
- 210000005229 liver cell Anatomy 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 3
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 210000003494 hepatocyte Anatomy 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 206010019663 Hepatic failure Diseases 0.000 description 2
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 2
- 208000007903 liver failure Diseases 0.000 description 2
- 231100000835 liver failure Toxicity 0.000 description 2
- 230000003908 liver function Effects 0.000 description 2
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 2
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 1
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 1
- 239000006144 Dulbecco’s modified Eagle's medium Substances 0.000 description 1
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 244000309466 calf Species 0.000 description 1
- 230000003915 cell function Effects 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000008004 immune attack Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- External Artificial Organs (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
本发明提供一种多层膜片结构灌流型生物反应器，由圆柱形的箱体、液体出口、液体入口、同心圆膜片和实心圆膜片构成，箱体内壁有凹槽，同心圆膜片中间设有通道，实心圆膜片边缘有网格状孔隙，膜片通过凹槽嵌合于箱体内，液体入口及液体出口与旋盖螺纹连接。本发明为细胞提供三维立体生长环境，细胞分布均匀，使细胞长时间维持活性功能；血液在反应器内流经多层膜结构，与细胞直接接触，可充分进行物质交换；本发明设计合理，结构布置紧凑，易于放大，方便运输。可在生物人工肝灌流***中应用。
Description
技术领域
本发明属于生物医学技术领域，涉及一种医疗设备，为生物型或混合型人工肝治疗提供治疗的核心装置——人工肝用多层膜片结构灌流型生物反应器。
背景技术
生物人工肝一般由细胞成份及体外循环装置即生物反应器组成，能够暂时替代严重病变的肝脏功能，从而使患者成功过渡到肝脏移植或者肝脏功能自发恢复，是肝移植治疗的必要补充，在肝衰竭治疗中的应用前景广阔。目前，世界上多个国家的研究中心对细胞和生物反应器都进行了较为深入的研究，且已有部分生物人工肝***进入临床验证阶段，但效果并不理想，而国内尚无成形生物人工肝产品。
生物反应器是体外生物人工肝支持***的核心部分，其性能对体外培养肝细胞的功能有直接影响，并进一步关系到生物人工肝支持***的疗效和安全。目前的生物反应器可大致分为：中空纤维生物反应器、平板单层生物反应器、灌流床或支架生物反应器、微囊悬浮生物反应器等类型。其中，围绕中空纤维技术研制的生物人工肝***应用较为广泛。但肝细胞在中空纤维管中分布不均匀，半透膜屏障或胶原层不利于培养细胞与患者血液间进行充分物质交换。晚近，随着肝细胞体外培养技术的改进及新型生物高分子材料的研发，光蚀刻、微流控等高新科技也逐渐应用于反应器的研制中，生物人工肝反应装置的构建也不断完善。但总的来看，成功的生物反应器应具备以下条件：1、提供充足的细胞生长空间，支持一名肝衰竭患者功能约10％肝量，折合肝细胞量约150亿。2、良好的生物相容性，可有效维持肝细胞的活性，尤其是功能活性。高分子多孔支架及膜材料的研究已取得较大进展。此外，包括合适氧气、营养供应，代谢产物排出通道建立，保护细胞免受物理、化学及宿主免疫攻击等因素均应考虑在内。3、易于放大、方便运输、可常规灭菌及耐低温保存等。总之，尽量模拟体内肝细胞生长微环境，最大化的展示体内成熟肝细胞功能是当今各种反应器设计的原则及趋势。
发明内容
本发明模拟人体肝小叶生理结构，以新型膜材料为基础，提供一种人工肝用多层膜片结构灌流型生物反应器。该生物反应器由圆柱形的箱体、液体出口、液体入口、同心圆膜片和实心圆膜片构成，箱体内壁设有凹槽，同心圆膜片中心设有通道，实心圆膜片的边缘有网格状孔隙，同心圆膜片和实心圆膜片通过凹槽嵌合于箱体内，液体入口和液体出口分别以螺纹连接有旋盖，旋盖选用600目的细胞筛网材料制备。
同心圆膜片和实心圆可选用聚醚砜膜等高分子膜材料。
本发明的另一个目的是提供多层膜片结构灌流型生物反应器在生物人工肝灌流***中应用。本发明经管路与血浆分离器、体外循环池组成生物人工肝灌流***。
本发明提供的人工肝用多层膜片结构灌流型生物反应器具有以下优点：
(1)新型膜材料为细胞提供三维立体生长环境，使细胞长时间维持活性功能。
(2)与多孔支架相比，细胞分布均匀，微环境一致。(3)血液在反应器内流经多层膜结构，与细胞直接接触，可充分进行物质交换。(4)设计合理，结构布置紧凑，易于放大，方便运输。
附图说明
图1：人工肝用多层膜片结构灌流型生物反应器结构示意图。
图2：人工肝用多层膜片结构灌流型生物反应器纵切面示意图。
图3：同心圆膜片4示意图。
图4：实心圆膜片5示意图。
图5：生物人工肝灌流***使用示意图。
具体实施方式
本发明结合附图和实施例作进一步的说明。
实施例1
参见图1-4，人工肝用多层膜片结构灌流型生物反应器，该反应器由圆柱形的箱体1、液体出口2、液体入口3、同心圆膜片4和实心圆膜片5构成，箱体1内壁设有凹槽6，同心圆膜片4设有通道7，通道7为液体流经通道，实心圆膜片5的边缘有网格状孔隙8，网格状孔隙8便于液体上溢，同心圆膜片4和实心圆膜片5通过凹槽6嵌合于箱体1内，形成多层膜结构的充分物质交换环境，液体入口3和液体出口2分别连接旋盖9和旋盖10，以螺纹连接，旋盖9和旋盖10选用600目细胞筛网材料制备。
同心圆膜片4和实心圆5可选用聚醚砜膜等高分子膜材料，能够为外源性肝细胞提供三维立体生长环境，更接近体内生长状况，使细胞功能更加完善。
实施例2
参见图5，使用过程如下：血液11流出，经血浆分离器12分离成细胞成份和血浆成份，其中血浆成份进入体外循环池13，然后从液体入口3进入反应器14内，经实心圆膜片5边缘网格孔8上溢，然后从同心圆膜片4的中心通道7继续上溢，血浆整体流动呈S形，在流动过程中与同心圆膜片4、实心圆5上生长的肝细胞直接接触(肝细胞为预先接种，具体步骤见下)，充分进行物质交换后，经液体出口2流出，返回循环池13，经过多次循环后，经管路15与细胞成份一起回输体内。
外源性肝细胞可选用原代人、猪肝细胞或永生化肝细胞株，肝细胞预先接种步骤如下：
1.取对数生长期肝细胞，经0.25％胰酶—0.05％EDTA消化后，用含10％胎牛血清的高糖DMEM培养基配制成1～5X10*7/ml浓度的细胞悬液。
2.打开液体出口2的细胞筛网旋盖10，将细胞悬液注入反应器14内，细胞进入反应器箱体1后贴附在高分子材料的同心圆膜片4和实心圆膜片5上，呈三维立体生长，约24小时后贴附牢固，即可参照图5组成生物人工肝灌流***。
Claims (5)
1.一种多层膜片结构灌流型生物反应器，其特征是：该生物反应器由圆柱形的箱体(1)、液体出口(2)、液体入口(3)、同心圆膜片(4)和实心圆膜片(5)构成，箱体(1)内壁设有凹槽(6)，同心圆膜片(4)中心设有通道(7)，实心圆膜片(5)边缘有网格状孔隙(8)，同心圆膜片(4)和实心圆膜片(5)通过凹槽(6)嵌合于箱体(1)内，液体入口(3)和液体出口(2)分别配有旋盖(9)和旋盖(10)，以螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的一种多层膜片结构灌流型生物反应器，其特征是：同心圆膜片(4)和实心圆(5)选用高分子膜材料。
3.根据权利要求1所述的一种多层膜片结构灌流型生物反应器，其特征是：箱体(1)选用透明有机玻璃。
4.根据权利要求1所述的一种多层膜片结构灌流型生物反应器，其特征是：旋盖(9)和旋盖(10)选用600目细胞筛网材料。
5.根据权利要求1所述的一种多层膜片结构灌流型生物反应器在生物人工肝灌流***中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008101213527A CN101381678B (zh) | 2008-09-26 | 2008-09-26 | 多层膜片结构灌流型生物反应器及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008101213527A CN101381678B (zh) | 2008-09-26 | 2008-09-26 | 多层膜片结构灌流型生物反应器及应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101381678A true CN101381678A (zh) | 2009-03-11 |
| CN101381678B CN101381678B (zh) | 2011-05-18 |
Family
ID=40461733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008101213527A Active CN101381678B (zh) | 2008-09-26 | 2008-09-26 | 多层膜片结构灌流型生物反应器及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101381678B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102166380A (zh) * | 2011-03-17 | 2011-08-31 | 南方医科大学南方医院 | 基于双层硝酸纤维素膜灌流式的生物人工肝反应器 |
| CN102199538A (zh) * | 2011-03-14 | 2011-09-28 | 胡威 | 一种免搅拌生物反应器 |
| WO2018018793A1 (zh) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | 武汉仝干医疗科技股份有限公司 | 半透膜分层一体式生物反应器 |
| CN108421106A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-08-21 | 中国人民解放军陆军军医大学第附属医院 | 基于人iHep细胞及膜式板状反应器的生物人工肝*** |
| CN109136090A (zh) * | 2018-02-06 | 2019-01-04 | 上海微知卓生物科技有限公司 | 一种生物反应器 |
| CN111249552A (zh) * | 2020-03-16 | 2020-06-09 | 南京鼓楼医院 | 基于人iPSCs诱导类肝细胞及多层多孔生物反应器的生物人工肝 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0402272B1 (en) * | 1989-06-09 | 1995-10-04 | Terumo Kabushiki Kaisha | Cell-culturing substrate, cell-culturing substrate unit bioreactor and extracorporeal circulation type therapeutic apparatus |
| CN100556381C (zh) * | 2007-08-17 | 2009-11-04 | 浙江大学 | 人工肝用填充支架灌流型生物反应器 |
| CN201286882Y (zh) * | 2008-09-26 | 2009-08-12 | 浙江大学 | 多层膜片结构灌流型生物反应器 |
-
2008
- 2008-09-26 CN CN2008101213527A patent/CN101381678B/zh active Active
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102199538A (zh) * | 2011-03-14 | 2011-09-28 | 胡威 | 一种免搅拌生物反应器 |
| CN102166380A (zh) * | 2011-03-17 | 2011-08-31 | 南方医科大学南方医院 | 基于双层硝酸纤维素膜灌流式的生物人工肝反应器 |
| CN102166380B (zh) * | 2011-03-17 | 2013-03-27 | 南方医科大学南方医院 | 基于双层硝酸纤维素膜灌流式的生物人工肝反应器 |
| WO2018018793A1 (zh) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | 武汉仝干医疗科技股份有限公司 | 半透膜分层一体式生物反应器 |
| CN109136090A (zh) * | 2018-02-06 | 2019-01-04 | 上海微知卓生物科技有限公司 | 一种生物反应器 |
| CN108421106A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-08-21 | 中国人民解放军陆军军医大学第附属医院 | 基于人iHep细胞及膜式板状反应器的生物人工肝*** |
| CN111249552A (zh) * | 2020-03-16 | 2020-06-09 | 南京鼓楼医院 | 基于人iPSCs诱导类肝细胞及多层多孔生物反应器的生物人工肝 |
| CN111249552B (zh) * | 2020-03-16 | 2020-11-17 | 南京鼓楼医院 | 基于人iPSCs诱导类肝细胞及多层多孔生物反应器的生物人工肝 |
| US11400199B2 (en) | 2020-03-16 | 2022-08-02 | Nanjing Drum Tower Hospital | Bioartificial liver based on human iPSCs-derived hepatocyte-like cells and multilayer porous bioreactor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101381678B (zh) | 2011-05-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101381678B (zh) | 多层膜片结构灌流型生物反应器及应用 | |
| US5981211A (en) | Maintaining cells for an extended time by entrapment in a contracted matrix | |
| JP5524824B2 (ja) | 改良されたバイオリアクタ表面 | |
| ES2226850T3 (es) | Diseño de biorreactor y procedimiento para preparar tejido a partir de celulas. | |
| Legallais et al. | Bioartificial livers (BAL): current technological aspects and future developments | |
| US20030228685A1 (en) | Bioartificial liver system | |
| CN101199436A (zh) | 三维立体式培养肝细胞的生物反应器 | |
| NO315005B1 (no) | Innretning for massedyrking av celler | |
| CN101549179B (zh) | 人工肝用多孔砖式填充支架型反应器 | |
| CN105505775A (zh) | 一种体外肝支持*** | |
| WO2018018792A1 (zh) | 四合一毛绒线式生物人工肝在线监测与恒温加热一体*** | |
| CN104353142A (zh) | 一种生物人工肝反应器 | |
| CN101559246B (zh) | 配备纳米纤维网片叠加式反应器的混合型人工肝支持*** | |
| CN103100119A (zh) | 一种人工肝生物反应器 | |
| CN201418905Y (zh) | 人工肝用纤维网片叠加式生物反应器 | |
| Shito et al. | Efficacy of an extracorporeal flat-plate bioartificial liver in treating fulminant hepatic failure | |
| CN106075625A (zh) | 一种生物型人工肝支持*** | |
| CN201286882Y (zh) | 多层膜片结构灌流型生物反应器 | |
| CN206228667U (zh) | 一种生物型人工肝支持*** | |
| CN101569767B (zh) | 配备多孔砖式填充支架型反应器的混合型人工肝支持*** | |
| CN204072913U (zh) | 朱氏生物人工肝反应器 | |
| CN201418901Y (zh) | 人工肝用多孔砖式填充支架型反应器 | |
| CN101357084B (zh) | 生物人工肾小管生物反应器及应用 | |
| CN108421106A (zh) | 基于人iHep细胞及膜式板状反应器的生物人工肝*** | |
| CN100337698C (zh) | 离体式生物人工肝的肝支持装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Weihai Weigao Life Science & Technology Co., Ltd. Assignor: Zhejiang University Contract record no.: 2012330000164 Denomination of invention: Multi-layer diaphragm structure perfusion bioreactor and application Granted publication date: 20110518 License type: Exclusive License Open date: 20090311 Record date: 20120411 |