專利名稱：新型體外生物人工肝的肝支持方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物人工肝，特別涉及一種提高生物人工肝細(xì)胞氧供的方法。
背景技術(shù)：
目前，對(duì)現(xiàn)有人工肝的肝支持技術(shù)包括機(jī)械人工肝和生物人工肝。機(jī)械人工肝利用血液透析、濾過(guò)、吸附等機(jī)械原理清除血液中的毒性成份，以替代肝的部分解毒功能。但肝臟除了解毒功能外，還有合成蛋白及其他生物活性物質(zhì)，以及調(diào)節(jié)體內(nèi)代謝的作用等，而這些功能利用機(jī)械人工肝是無(wú)法解決的。生物人工肝利用具有部分或全部肝細(xì)胞活性的生物活性細(xì)胞進(jìn)入生物反應(yīng)器內(nèi)，血液或其部分成份流經(jīng)該生物反應(yīng)器，在這個(gè)過(guò)程中，生物活性細(xì)胞一方面對(duì)血液中的毒性物質(zhì)進(jìn)行吸收、轉(zhuǎn)化，另一方面合成多種生物活性物質(zhì)并釋放進(jìn)入血液中，以達(dá)到清除血液中的毒性成份。還有，將機(jī)械人工肝和生物人工肝相結(jié)合的方法，稱為組合型或混合型或雜合型生物人工肝，以全面支持肝臟，更有力地清除毒性物質(zhì)，保證其肝臟功能。
在本發(fā)明之前，從上世紀(jì)90年代初出現(xiàn)生物人工肝至今已十余年，但在全世界范圍內(nèi)，其臨床使用仍相當(dāng)有限，僅限于實(shí)驗(yàn)性研究，且治療效果未能得到廣泛認(rèn)同。影響治療效果的原因很多，包括細(xì)胞種類、細(xì)胞量、治療時(shí)間長(zhǎng)短、以及血液及其主要成份流經(jīng)的方式等。一般認(rèn)為，在細(xì)胞種類相同的情況下，細(xì)胞量越多，治療時(shí)間越長(zhǎng)，血液及其主要成份與生物活性細(xì)胞接觸越直接，其治療效果越好。但肝細(xì)胞是高氧耗細(xì)胞，人體內(nèi)肝臟有肝動(dòng)脈和門靜脈兩路血供系統(tǒng)以保證氧氣及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)，而一般生物反應(yīng)器內(nèi)氧供僅依靠血漿中物理溶解的氧氣，量極有限，僅能維持少量的代謝需要。但生物人工肝的療效與細(xì)胞量直接相關(guān)，如何增加細(xì)胞量是目前生物人工肝設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，但如氧供不改善，盲目增加細(xì)胞量后，必然導(dǎo)致細(xì)胞處于缺氧狀態(tài)，不但功能不能充分發(fā)揮，而且可導(dǎo)致細(xì)胞提早死亡。目前已經(jīng)有多種設(shè)計(jì)方法以提高生物反應(yīng)器的氧氣供應(yīng)，最受關(guān)注并被寄予厚望的應(yīng)屬三維編織反應(yīng)器，其氧供通過(guò)專門的毛細(xì)纖維管進(jìn)入反應(yīng)器，但其結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，價(jià)格昂貴，且從理論分析，即使其毛細(xì)纖維管分布極其均勻細(xì)密，其間距與細(xì)胞間距相比仍非常巨大，氣體彌散距離長(zhǎng)，氧供仍較受限。其他類型的生物人工肝，其氧氣的輸送均通過(guò)氧氣在血漿中的物理溶解率。首先，氧氣在血漿中的物理溶解率極低，僅0.0031mL/100mL/mmHg，其次，單純血漿的含氧量與氧分壓呈線性關(guān)系，即在較高的氧含量時(shí)氧分壓同時(shí)也高，而氧含量的下降將導(dǎo)致氧分壓直線下降，具體到生物反應(yīng)器內(nèi)，處于灌注前端的細(xì)胞將始終暴露在高氧分壓狀態(tài)下，而氧分壓持續(xù)過(guò)高對(duì)細(xì)胞存在一定的毒性，隨著氧氣不斷被攝取，氧分壓迅速下降，處于灌注后部份細(xì)胞由于氧分壓過(guò)低，將無(wú)法從液體中攝取到足夠的氧氣而處于缺氧狀態(tài)。當(dāng)然，部分生物人工肝利用血液直接灌注生物反應(yīng)器，血液中的紅細(xì)胞能為生物活性細(xì)胞提高氧氣，但由于目前生物反應(yīng)器內(nèi)的生物活性細(xì)胞主要采用具有腫瘤特性的肝細(xì)胞株(如HepG2、C3A)及異種肝細(xì)胞(如豬肝細(xì)胞)，肝細(xì)胞株如脫落進(jìn)入體內(nèi)有導(dǎo)致腫瘤的可能，而一種細(xì)胞直接接觸血液可產(chǎn)生嚴(yán)重的排斥反應(yīng)導(dǎo)致細(xì)胞失去功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服上述缺陷，研制一種提高生物人工肝細(xì)胞氧供的獨(dú)特又簡(jiǎn)單的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是新型體外生物人工肝的肝支持方法，其主要技術(shù)步驟如下(1)血漿分離——采用血漿分離器將患者血液分離成無(wú)形的、帶有毒性物質(zhì)的血漿、有形的血液濃縮成份，將帶有高濃度毒性物質(zhì)的血漿進(jìn)入血漿池；(2)血漿池內(nèi)預(yù)先裝入濃縮紅細(xì)胞；(3)帶有高濃度毒性物質(zhì)的血漿與紅細(xì)胞混合后經(jīng)氧合器氧合，進(jìn)入裝有生物活性細(xì)胞的生物反應(yīng)器內(nèi)，生物活性細(xì)胞對(duì)血漿中的毒性物質(zhì)進(jìn)行特異性的攝取、轉(zhuǎn)換、代謝，同時(shí)合成分泌釋放大量生物活性物質(zhì)進(jìn)入血漿；(4)經(jīng)充分反應(yīng)的血漿與紅細(xì)胞混合液經(jīng)另一血漿分離器分離為有形的紅細(xì)胞濃縮成份、經(jīng)解毒及補(bǔ)充生物活性物質(zhì)的血漿，有形的紅細(xì)胞濃縮成份流回血漿池，完成生物反應(yīng)器循環(huán)；(5)從血漿分離器分離出的血漿即為所需的低毒性并含有生物活性物質(zhì)的血漿。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果在于由于在血漿池中加入了紅細(xì)胞，利用紅細(xì)胞與氧特異性結(jié)合，使液體內(nèi)氧含量數(shù)倍提高。同時(shí)，由于紅細(xì)胞與氧氣結(jié)合的特性，使溶液內(nèi)氧含量與氧分壓之間呈S型曲線關(guān)系，即在低氧分壓狀態(tài)，氧含量的輕度增加即導(dǎo)致氧分壓迅速升高，但當(dāng)氧分壓達(dá)到40-60mmHg時(shí)，氧含量迅速上升，但氧分壓上升不明顯，當(dāng)氧分壓高于60mmHg時(shí)，氧含量的升高再次引起氧分壓的迅速升高，一般氧分壓達(dá)到80-100mmHg時(shí)，紅細(xì)胞結(jié)合氧即能達(dá)到飽和。該混合液灌注肝細(xì)胞時(shí)，處于生物反應(yīng)器前端的細(xì)胞所暴露的最高氧分壓也僅為100mmHg左右，避免了發(fā)生氧中毒的可能，灌注后端的細(xì)胞即使在前端細(xì)胞攝取了大量氧(如50％)的情況下，其氧分壓仍可達(dá)到40mmHg左右。如混合液中紅細(xì)胞濃度達(dá)到60克/升(為正常血濃度的1/2)，氧分壓100mmHg，其單位含氧量可達(dá)8.35mL/100mL血液，而100mL單純血漿，同等條件下，其含氧量?jī)H0.31mL，即使氧分壓達(dá)到400mmHg，其氧含量也僅為1.24mL。因此，本發(fā)明可有效提高生物反應(yīng)器內(nèi)細(xì)胞的氧供狀態(tài)，既提供了充足的氧供，又避免了極端高氧分壓狀態(tài)，為生物活性細(xì)胞提供了良好的生存環(huán)境，有助于其有效發(fā)揮功能并延長(zhǎng)存活時(shí)間，從而延長(zhǎng)了生物人工肝的治療時(shí)間。
同時(shí)，由于本發(fā)明利用混合血漿直接灌注生物活性細(xì)胞，因此，細(xì)胞與血漿之間接觸直接、充分，有助于細(xì)胞從血漿中攝取毒性物質(zhì)，也減少了氧從紅細(xì)胞彌散進(jìn)入肝細(xì)胞的距離，有助于肝細(xì)胞的氧攝取。
具體實(shí)施例方式
預(yù)先在血漿池中加入紅細(xì)胞；然后進(jìn)行血漿分離——采用血漿分離器將患者血液分離成無(wú)形的、帶有毒性物質(zhì)的血漿、有形的血液濃縮成份，將帶有毒性物質(zhì)的血漿進(jìn)入血漿池；帶有毒性物質(zhì)的血漿與紅細(xì)胞混合后經(jīng)氧合器氧合，進(jìn)入裝有生物活性細(xì)胞的生物反應(yīng)器內(nèi)，其中氧合紅細(xì)胞提供生物活性細(xì)胞充分的氧供，使生物活性細(xì)胞對(duì)血漿中的毒性物質(zhì)進(jìn)行特異性的攝取、轉(zhuǎn)換、代謝，同時(shí)合成分泌釋放大量生物活性物質(zhì)進(jìn)入血漿，實(shí)現(xiàn)對(duì)血漿的完全、徹底的解毒和補(bǔ)充生物活性物質(zhì)的作用；經(jīng)充分反應(yīng)的血漿與紅細(xì)胞混合液經(jīng)另一血漿分離器分離為有形的紅細(xì)胞濃縮成份、經(jīng)解毒及補(bǔ)充生物活性物質(zhì)的血漿，有形的紅細(xì)胞濃縮成份流回血漿池，完成生物反應(yīng)器循環(huán)；從血漿分離器分離出的血漿即為所需的低毒性并含有生物活性物質(zhì)的血漿，用于替代原帶有高濃度毒性物質(zhì)的血漿，以改善患者肝臟功能。
權(quán)利要求
1.新型體外生物人工肝的肝支持方法，其步驟如下(1)血漿分離——采用血漿分離器將患者血液分離成無(wú)形的、帶有毒性物質(zhì)的血漿、有形的血液濃縮成份，將帶有高濃度毒性物質(zhì)的血漿進(jìn)入血漿池；(2)血漿池內(nèi)預(yù)先裝入濃縮紅細(xì)胞；(3)帶有高濃度毒性物質(zhì)的血漿與紅細(xì)胞混合后經(jīng)氧合器氧合，進(jìn)入裝有生物活性細(xì)胞的生物反應(yīng)器內(nèi)，生物活性細(xì)胞對(duì)血漿中的毒性物質(zhì)進(jìn)行特異性的攝取、轉(zhuǎn)換、代謝，同時(shí)合成分泌釋放大量生物活性物質(zhì)進(jìn)入血漿；(4)經(jīng)充分反應(yīng)的血漿與紅細(xì)胞混合液經(jīng)另一血漿分離器分離為有形的紅細(xì)胞濃縮成份、經(jīng)解毒及補(bǔ)充生物活性物質(zhì)的血漿，有形的紅細(xì)胞濃縮成份流回血漿池，完成生物反應(yīng)器循環(huán)；(5)從血漿分離器分離出的血漿即為所需的低毒性并含有生物活性物質(zhì)的血漿。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高生物人工肝細(xì)胞氧供的方法。將血漿分離后進(jìn)入濃縮紅細(xì)胞血漿池，經(jīng)氧合，進(jìn)入生物反應(yīng)器內(nèi)，對(duì)毒性物質(zhì)進(jìn)行攝取、轉(zhuǎn)換、代謝，分泌大量生物活性物質(zhì)進(jìn)入血漿，與紅細(xì)胞混合液分離為紅細(xì)胞濃縮成分、經(jīng)解毒及補(bǔ)充生物活性物質(zhì)的血漿，紅細(xì)胞濃縮成分流回血漿池，完成生物反應(yīng)器循環(huán)，分離出低毒性并含有生物活性物質(zhì)的血漿。解決了現(xiàn)有生物人工肝支持方法存在的氧供不足、產(chǎn)生嚴(yán)重的排斥反應(yīng)而導(dǎo)致細(xì)胞失去功能等缺陷。本發(fā)明利用紅細(xì)胞與氧特異性結(jié)合，使液體內(nèi)氧含量數(shù)倍提高，為生物活性細(xì)胞提供良好生存環(huán)境，利用混合血漿直接灌注生物活性細(xì)胞，加強(qiáng)了從血漿中攝取毒性物質(zhì)，有助于肝細(xì)胞的氧攝取。
文檔編號(hào)A61B17/00GK1820727SQ20051013498
公開(kāi)日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2005年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月31日
發(fā)明者丁義濤, 朱章華, 姚永忠, 潘一明 申請(qǐng)人:南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬鼓樓醫(yī)院