Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций

Изобретение относится к области экспериментальной биологии и медицине. Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций содержит емкость с прозрачными стенками и герметично закрывающейся крышкой. В корпусе емкости расположена биоматрица, укрепленные в корпусе спицы для фиксации биоматрицы. Пневмоакустические форсунки размещены на стенках емкости над и под биоматрицей. Форсунки выполнены с углом раскрыва факела, равным 180°, и с возможностью подачи в емкость стерильной воздушно-водяной смеси с повышенным содержанием до 5% углекислого газа и температурой смеси, равной 36,6°С. На корпусе емкости укреплены клапан сброса избыточного давления, трубка сброса питательной среды. Изобретение обеспечивает повышение эффективности выращивания биоискусственных органов и их частей сложной формы в условиях in vitrum. 1 ил.

 

Изобретение относится к экспериментальной биологии и медицине.

Известно устройство - биореактор для создания тканеинженерного эквивалента трахеи. Биореактор представляет собой прямоугольной формы емкость, заполненную на 1/2 или 1/3. Вдоль емкости вставлена вращающаяся трубка, на которую надевалась биоматрица трахеи. На медленно вращающийся отрезок трахеи равномерно наносят суспензию клеток с помощью шприца - как на внешнюю, так и на внутреннюю его поверхность. Затем трансплантат наполовину погружался в среду культивирования и на протяжении всего времени пребывания в биореакторе постоянно вращался, чтобы клетки попеременно контактировали со средой и воздухом. Такой биореактор позволяет применить разные среды культивирования для хондроцитов и эпителиоцитов (Macchiarini P., Jungebluth P., Go Т. et al. Clinical transplantation of a tissue-engineered airway. Lancet 2008; 372 (9655): 2023-30). В биореакторе трансплантат находился 96 часов.

Известное устройство не позволяет выращивать части биоискусственных органов более сложной формы.

Цель изобретения - повысить эффективность и создать возможность формирования биоискусственных органов и их частей сложной формы в условиях in vitrum.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении эффективности выращивания биоискусственных органов и их частей сложной формы в условиях in vitrum. Причем пневмоакустические форсунки расположены в стенках емкости, а факелы распыления направлены на тканеинженерную конструкцию под разными углами. Одним из преимуществ пневмоакустического распыления питательной культуральной среды в составе воздушно-водяной смеси является то, что тонко распыленная жидкость обладает очень большой проникающей способностью, и мелкодисперсное распыление среды происходит без разрушения структуры составляющих ее веществ и физико-химических свойств. А так же поддерживается высокая однородность размера капель - до 80%. Размер капель в устройстве используется в пределах около 3 мкм.

Технический результат достигается тем, что биоматрица помещается внутрь емкости биореактора, через пневмоакустические форсунки подается воздушно-водяная смесь с повышенным до 5% содержанием углекислого газа и поддерживается постоянная температуры этой смеси, соответствующая внутренней температуре тела. Питательная культуральная среда представляет жидкостную фазу смеси и равномерно осаждается на все стенки тканеинженерной конструкции, при таком распылении питательная среда обладает способностью проникать в тончайшие складки, щели, подниматься по микропорам биоматрицы - "капиллярный эффект" (что называется "течет вверх"), что обеспечивает адекватное поступление питательных веществ к пролиферирующим клеткам конструкции. Угол раскрытия факела в 180° позволяет обойтись меньшим количеством форсунок в устройстве с сохранением направления распыления культуральной среды. Расположение форсунок над и под биоматрицей обеспечивает равномерное поступление питательной среды во все части тканеинженерной конструкции и позволяет увеличить толщину этой конструкции. 5% содержание углекислого газа в воздушной смеси, в совокупности с питательной средой и температурой, обеспечивают оптимальные условия для культивирования клеток и наращивания их количества.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, на котором представлено продольное сечение биореактора с пневмоакустическим распылением жидкости в газовой среде (фиг.1).

Устройство состоит из емкости биореактора с прозрачными стенками 1, герметично закрывающейся крышки 2, клапана сброса избыточного давления 3, трубки сброса питательной среды 4, пневмоакустических форсунок 5, фиксирующих спиц 6, тканеинженерной конструкции 7.

Устройство работает следующим образом: в емкость биореактора помещается биоматрица, которая удерживается на фиксирующих спицах. Тканеинженерная конструкция обильно смачивается стерильной питательной средой. С помощью шприца на и в конструкцию вносится суспензия клеток, закрывается крышка и через пневмоакустические форсунки подается распыляемая питательная среда в газовой смеси. Избыток жидкости удаляется через трубки сброса.

Работоспособность предлагаемого устройства подтверждается следующим экспериментальным примером: биоматрица кожного покрова из питательной среды переносится в биореактор и крепится на фиксирующие спицы. Закрывается крышка и через форсунки периодически подается распыленная питательная среда. Используется «факел» с углом «раскрыва» 180°. Факелы расположены над и под матрицей. Тканеинженерная конструкция может строиться в биореакторе такого типа практически неограниченное время.

Биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций, включающий емкость с прозрачными стенками и герметично закрывающейся крышкой, биоматрицу, клапан сброса избыточного давления, трубку сброса питательной среды, пневмоакустические форсунки и укрепленные в корпусе спицы для фиксации биоматрицы, отличающийся тем, что пневмоакустические форсунки выполнены с углом раскрыва факела, равным 180°, размещены на стенках емкости над и под биоматрицей и с возможностью подачи в емкость стерильной воздушно-водяной смеси с повышенным содержанием до 5% углекислого газа и температурой смеси, равной 36,6°С.