專利名稱：一種用于組織工程產(chǎn)品的生物反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于人體組織培養(yǎng)裝置，涉及生產(chǎn)組織工程產(chǎn)品，特別是組織工程皮膚的生物反應器。
背景技術：
組織工程是近三十年來發(fā)展起來的新興交叉學科領域，其最終目的是生產(chǎn)出用于恢復、維持、或增進人體受損器官或組織結構和功能的產(chǎn)品，例如組織工程皮膚、骨、軟骨、肌腱等。而組織工程皮膚是進展最快的一類產(chǎn)品，目前已有多個產(chǎn)品用于臨床。美國公司生產(chǎn)了第一種同時含表皮和真皮層的組織工程皮膚，是以膠原為支架的代表，其生產(chǎn)過程是釆用傳統(tǒng)的靜態(tài)培養(yǎng)方法，先將成纖維細胞與牛膠原溶液混合制成細胞凝膠，培養(yǎng)4-6天后再在表面接種角質(zhì)形成細胞，浸沒培養(yǎng)一周后改用氣液界面培養(yǎng)兩周，這種手工制備方法操作復雜，不易大規(guī)模生產(chǎn)。Dermagraft是以合成材料為支架的代表，其基本過程是將第8代新生兒包皮成纖維細胞種植于聚乳酸、聚羥基乙酸纖維網(wǎng)中，培養(yǎng)14 17天，成纖維細胞大量增殖并分泌膠原、纖維粘連蛋白、蛋白聚糖、生長因子等，形成由成纖維細胞、細胞外基質(zhì)和可降解生物材料構成的人工皮膚，目前已經(jīng)實現(xiàn)通過Dermagraft生物反應器來生產(chǎn)，這是一種專用的反應器，它由多個多管生長系統(tǒng)組成，每一個生長系統(tǒng)包括了多個操作單元,每個操作單元垂直附在生長系統(tǒng)上，操作單元上有Vicry支架并經(jīng)激光焊接在EVA上，成纖維細胞注入時會粘附在Vicry支架上并存活，產(chǎn)生細胞外基質(zhì)和細胞因子，形成真皮組織，一次可以生長出上千個工程化的Dermagraft。但是此生物反應器存在以下一些缺點:一是支架是垂直的，細胞粘附于支架的數(shù)量有限，二是操作單元的生產(chǎn)相對較復雜，三是需要的培養(yǎng)液需要量大，四是反應器體積較大，五是只能是適合合成支架類產(chǎn)品的培養(yǎng)，六是不能培養(yǎng)雙層組織工程皮膚，不能做氣液界面培養(yǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種結構緊湊、體積小、適用范圍廣、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、并可實現(xiàn)組織工程產(chǎn)品規(guī)?；a(chǎn)的一種新型生物反應器。本發(fā)明采用了以下技術方案:
一種用于組織工程產(chǎn)品的生物反應器，包括有廢液瓶(10 )，補液瓶(12 )，儲液瓶(13)，四氣混合器(16)，酸液瓶(17)，堿液瓶(18)和生物反應盒(A)，其特征在于:所述生物反應盒由反應盒體(I)、反應盒蓋(5)、層盤(6)、恒溫夾套(7)和密封墊圈(19)組裝而成；所述反應盒蓋(5)上設有液體進口(2)和空氣交換口(20)，在靠近液體進口(2)的反應盒蓋底面設有液體擋板(3)，恒溫夾套(7)設置在反應盒體(I)的外圍，在反應盒體(I) 一側下部設有穿過恒溫夾套的液體出口(8)，密封墊圈(19)安裝在反應盒蓋(5)與反應盒體(I)端口之間；層盤(6)是具有邊壁 的方形盤，在盤面內(nèi)均布設置有絲網(wǎng)模具(601)，在盤面一端設有高度低于邊壁的溢流堰(602)，溢流堰與相鄰邊壁之間開有溢流槽(603)，與溢流槽相對一端的盤底兩邊設有定位腳(604)，溢流堰相鄰邊壁伸出盤底與定位腳等高使盤面水平；層盤(6)在反應盒體(I)內(nèi)由下而上正向反向交替疊加安裝，使上一層層盤的溢流槽(603)在下一層層盤的溢流槽相對一端的上面，最下層層盤的溢流槽一端靠近反應盒體的液體出口(8)，最上層層盤的定位腳(604) —端位于液體擋板(3)下方；生物反應盒(A)的液體進口(2)用管道通過蠕動泵(9)與儲液瓶(13)連通，生物反應盒液體出口(8)用管道通過蠕動泵(9)和控制閥(21)與儲液瓶(13)和廢液瓶(10)并聯(lián)連通，生物反應盒的空氣交換口
(20)用管道與空氣過濾器(4)連通；補液瓶(12)、酸液瓶(17)和堿液瓶(18)分別用管道通過蠕動泵(9)與儲液瓶(13)連通，四氣混合器(16)用管道通過空氣過濾器(4)與儲液瓶
(13)連通；儲液瓶(13)在外圍設置有恒溫夾套(7)，并在儲液瓶(13)中設置有分別與溶氧測定儀和邱值測定儀相連的溶氧電極(14)和邱電極(15);廢液瓶(10)、補液瓶(12)、儲液瓶(13)、酸液瓶(17)和堿液瓶(18)分別用管道與空氣過濾器(4)連通，廢液瓶(10)設置有取液管(11)。所述四氣混合器(16)中為02、隊、0)2和空氣。所述絲網(wǎng)模具(601)可根據(jù)產(chǎn)品品種要求而設計成圓型、方型或異型結構。本發(fā)明生物反應器的其工作基本過程是:先在層盤的絲網(wǎng)模具內(nèi)植入擬生產(chǎn)組織工程產(chǎn)品的支架材料(膠原類凝膠溶液或支架)、種子細胞或細胞與支架的復合物，并將生物反應盒的溫度控制在所要求的范圍內(nèi)，再將質(zhì)量合格的細胞培養(yǎng)液用蠕動泵從儲液瓶送入生物反應盒的液體進口，同時用空氣交換口使空氣過濾并使生物反應盒內(nèi)外的壓力調(diào)節(jié)平衡，細胞培養(yǎng)液從液體擋板引流到最上一層層盤中，然后翻過溢流堰從溢流槽流到下一層層盤中，如此逐層交替正反向流動，直至從最下一層層盤的溢流槽流到生物反應盒的底部；由于溢流堰的作用使每一層層盤內(nèi)絲網(wǎng)模具中的支架材料、種子細胞或細胞與支架的復合物恰好被流動的培養(yǎng)液蓋上，從而使絲網(wǎng)模具內(nèi)待培養(yǎng)的產(chǎn)品始終處于氣液界面培養(yǎng)狀態(tài)；生物反應盒底部的細胞培養(yǎng)液從液體出口用蠕動泵再送回儲液瓶中循環(huán)使用；細胞培養(yǎng)液循環(huán)使用一段時間后，要將其送入廢液瓶中檢測使用過的細胞培養(yǎng)液的質(zhì)量，如質(zhì)量下降應及時用蠕動泵從 補液瓶補充入儲液瓶中。這樣，使絲網(wǎng)模具內(nèi)待培養(yǎng)的產(chǎn)品經(jīng)過一定時期的細胞培養(yǎng)液氣液界面培養(yǎng)，直至成長為質(zhì)量合格的組織工程產(chǎn)品。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
I)擴展性好，生物反應盒內(nèi)的層盤數(shù)量可多可少，產(chǎn)量大時可以通過增加層盤數(shù)量或是增加生物反應盒便可擴產(chǎn)，適合規(guī)?；a(chǎn)。2)層盤和生物反應盒可大可小，根據(jù)產(chǎn)量能夠進行隨間縮放。結構簡單，體積小，由于采用層盤一層層疊加，既保證了細胞培養(yǎng)所需要的面積，又大大地縮小了設備占用面積。3)管路少，層盤的設計是采用水自然流向的原理，不需要過多的管路。4)通用性較強、適用范圍廣，不僅適合組織工程皮膚的氣液界面培養(yǎng)生產(chǎn)組織工程皮膚，還可用于合成支架類組織工程產(chǎn)品(如骨、軟骨、肌腱等)的生產(chǎn)。


:
圖1為本發(fā)明的結構示意圖。圖中A-生物反應盒，1-反應盒體，2-液體進口，3-液體擋板，4-空氣過濾器，5-反應盒蓋，6-層盤，601-絲網(wǎng)模具，602-溢流堰，603-溢流槽，604-定位腳，7-恒溫夾套，8-液體出口，9-蠕動泵，10-廢液瓶，11 -取液管，12-補液瓶，13-儲液瓶，14-溶氧電極，15-PH電極，16 -四氣混合器，17-酸液瓶，18-堿液瓶，19-密封墊圈，20-空氣交換口，21-控制閥。
具體實施方式
:
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步解釋說明。如圖1所示的一種用于組織工程產(chǎn)品的生物反應器，包括有廢液瓶(10)，補液瓶(12)，儲液瓶(13)，四氣混合器(16)，酸液瓶(17)，堿液瓶(18)和生物反應盒(A)，所述生物反應盒由反應盒體(I)、反應盒蓋(5)、層盤(6)、恒溫夾套(7)和密封墊圈(19)組裝而成；所述反應盒蓋(5)上設有液體進口(2)和空氣交換口(20)，在靠近液體進口(2)的反應盒蓋底面設有液體擋板(3)，恒溫夾套(7)設置在反應盒體(I)的外圍,在反應盒體(I) 一側下部設有穿過恒溫夾套的液體出口(8)，密封墊圈(19)安裝在反應盒蓋(5)與反應盒體
(I)端口之間；層盤(6)是具有邊壁的方形盤，在盤面內(nèi)均布設置有絲網(wǎng)模具(601)，在盤面一端設有高度低于邊壁的溢流堰(602)，溢流堰與相鄰邊壁之間開有溢流槽(603)，與溢流槽相對一端的盤底兩邊設有定位腳(604)，溢流堰相鄰邊壁伸出盤底與定位腳等高使盤面水平；層盤(6)在反應盒體(I)內(nèi)由下而上正向反向交替疊加安裝，使上一層層盤的溢流槽(603)在下一層層盤的溢流槽相對一端的上面，最下層層盤的溢流槽一端靠近反應盒體的液體出口(8)，最上層層盤的定位腳(604) —端位于液體擋板(3)下方；生物反應盒(A)的液體進口(2)用管道通過蠕動泵(9)與儲液瓶(13)連通，生物反應盒液體出口(8)用管道通過蠕動泵(9)和控制閥(21)與儲液瓶(13)和廢液瓶(10)并聯(lián)連通，生物反應盒的空氣交換口(20)用管道與空氣過濾器(4)連通；補液瓶(12)、酸液瓶(17)和堿液瓶(18)分別用管道通過蠕動泵(9)與儲液瓶(13)連通，四氣混合器(16)用管道通過空氣過濾器(4)與儲液瓶(13)連通；儲液瓶(13)在外圍設置有恒溫夾套(7)，并在儲液瓶(13)中設置有分別與溶氧測定儀和邱值測定儀相連的溶氧電極(14)和邱電極(15);廢液瓶(10)、補液瓶
(12)、儲液瓶(13)、酸液瓶(17)和堿液瓶(18)分別用管道與空氣過濾器(4)連通，廢液瓶
(10)設置有取液管(11)。
權利要求
1.一種用于組織工程產(chǎn)品的生物反應器，包括有廢液瓶(10)，補液瓶(12)，儲液瓶(13)，四氣混合器(16)，酸液瓶(17)，堿液瓶(18)和生物反應盒(A)，其特征在于:所述生物反應盒由反應盒體(I)、反應盒蓋(5 )、層盤(6 )、恒溫夾套(7 )和密封墊圈(19)組裝而成；所述反應盒蓋(5)上設有液體進口(2)和空氣交換口(20)，在靠近液體進口(2)的反應盒蓋底面設有液體擋板(3)，恒溫夾套(7)設置在反應盒體(I)的外圍，在反應盒體(I) 一側下部設有穿過恒溫夾套的液體出口(8)，密封墊圈(19)安裝在反應盒蓋(5)與反應盒體(I)端口之間；層盤(6)是具有邊壁的方形盤，在盤面內(nèi)均布設置有絲網(wǎng)模具(601)，在盤面一端設有高度低于邊壁的溢流堰(602)，溢流堰與相鄰邊壁之間開有溢流槽(603)，與溢流槽相對一端的盤底兩邊設有定位腳(604)，溢流堰相鄰邊壁伸出盤底與定位腳等高使盤面水平；層盤(6)在反應盒體(I)內(nèi)由下而上正向反向交替疊加安裝，使上一層層盤的溢流槽(603)在下一層層盤的溢流槽相對一端的上面，最下層層盤的溢流槽一端靠近反應盒體的液體出口(8)，最上層層盤的定位腳(604) —端位于液體擋板(3)下方；生物反應盒(A)的液體進口(2)用管道通過蠕動泵(9)與儲液瓶(13)連通，生物反應盒液體出口(8)用管道通過蠕動泵(9)和控制閥(21)與儲液瓶(13)和廢液瓶(10)并聯(lián)連通，生物反應盒的空氣交換口(20)用管道與空氣過濾器(4)連通；補液瓶(12)、酸液瓶(17)和堿液瓶(18)分別用管道通過蠕動泵(9)與儲液瓶(13)連通，四氣混合器(16)用管道通過空氣過濾器(4)與儲液瓶(13)連通；儲液瓶(13)在外圍設置有恒溫夾套(7)，并在儲液瓶(13)中設置有分別與溶氧測定儀和邱值測定儀相連的溶氧電極(14)和邱電極(15);廢液瓶(10)、補液瓶(12)、儲液瓶(13)、酸液瓶(17)和堿液瓶(18)分別用管道與空氣過濾器(4)連通，廢液瓶(10)設置有取液 管(11)。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種用于組織工程產(chǎn)品的生物反應器，包括有廢液瓶，補液瓶，儲液瓶，四氣混合器，酸液瓶，堿液瓶，還有一個由反應盒體、反應盒蓋、層盤、恒溫夾套和密封墊圈組裝而成的生物反應盒；層盤在反應盒體內(nèi)由下而上正向反向交替疊加安裝，上一層層盤的溢流槽在下一層層盤的溢流槽相對一端的上面，最下層層盤的溢流槽一端靠近反應盒體的液體出口，最上層層盤的定位腳一端位于液體擋板下。與現(xiàn)有技術相比，它的擴展性好，適合規(guī)?；a(chǎn)；結構簡單，體積小，管路少，通用|性較強、適用范圍廣，不僅適合組織工程皮膚的氣液界面培養(yǎng)生產(chǎn)組織工程皮膚，還可用于合成支架類組織工程產(chǎn)品(如骨、軟骨、肌腱等)的生產(chǎn)。
文檔編號C12M3/00GK103160435SQ201110417700
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權日2011年12月14日
發(fā)明者孫葉芳 申請人:西安瑞捷生物科技有限公司