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2)正交流动、三明治肝细胞生物反应器原理样机
目前生物人工肝构建与应用的另一个主要问题是:肝生物反应器器的流动动力学环境设计不够优化,细胞培养的密度与规模化不理想、肝细胞与血浆的物质交换性能不高,不能为肝细胞提供理想的微环境,氧合作用不佳、肝细胞代谢产物无法排除、营养液的物质输运不理想、无免疫阻隔、操作难等。
采用理论分析、数值模拟并结合生物学验证的策略,我们自主研发了正交流动、三明治肝细胞生物反应器原理性样机,其包括培养桶、上盖、下盖及若干个培养单元;上盖和下盖的结构相同,均包括培养液进口、培养液出口;每个培养单元从下至上包括培养液导流片、肝细胞培养片,肝细胞培养片包括圆片框和半透膜,半透膜粘接在圆片框上,在圆片框的圆周上分布多个第一通液孔;培养液导流片是外径等于圆片框外径的圆环形状,在其圆周的两个相对侧上分别具有一个向内径向突起的凸片,在两个凸片的至少一个的圆周处设有多个与第一通液孔对应的第二通液孔;在最上端的培养单元上放置一个培养液导流片。该反应器的半透膜粘接在圆片框上,肝细胞培养液进入半透膜,肝细胞培养片之间通过培养液导流片密封,并且血液与肝细胞培养液有各自的通道,在每个培养单元交替灌液,实现双流路,因此细胞培养的密度与规模化理想、肝细胞与血浆的物质交换性能高,能够为肝细胞提供理想的微环境,氧合作用好、肝细胞代谢产物可以排除、营养液的物质输运理想、具有免疫阻隔、操作简单。目前已经完成原理样机制备和物理验证,正在进行进一步优化中。