人工肝生物反应器
阅读：1013发布：2020-05-14
专利汇可以提供人工肝生物反应器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且人工肝 生物 反应器 涉及一种以 纳米 纤维 支架 材料作为 肝细胞 培养基质的用于 生物人工肝 的生物反应器。此生物反应器在生物反应器 外壳 (7)的一端设有 血浆 进口(2)、 氧 气进口(3)，在生物反应器外壳(7)的另一端设有血浆出口(5)、氧气出口(6)，在生物反应器外壳(7)的侧面地两头分别设有 营养液 进口(1)、营养液出口(4)，在生物反应器外壳(7)的内部设有由纳米纤维支架(8)、中空纤维(9)组成的细胞培养的基质；纳米纤维支架(8)与中空纤维(9)之间形成卷曲的“夹心式”结构，即纳米纤维支架(8)卷曲成螺旋的卷筒状，在卷曲的夹层中设有中空纤维，肝细胞聚集体(10)附在中空纤维(9)旁；在生物反应器中设置氧气通道，可以实现适时加氧功能。，下面是人工肝生物反应器专利的具体信息内容。
1.一种人工肝生物反应器，其特征在于：在生物反应器外壳(7)的一端设 有血浆进口(2)、氧气进口(3)，在生物反应器外壳(7)的另一端设有血浆出 口(5)、氧气出口(6)，在生物反应器外壳(7)的侧面地两头分别设有营养液 进口(1)、营养液出口(4)，在生物反应器外壳(7)的内部设有由纳米纤维支 架(8)、中空纤维(9)组成的细胞培养的基质；纳米纤维支架(8)与中空纤维 (9)之间形成卷曲的“夹心式”结构，即纳米纤维支架(8)卷曲成螺旋的卷筒 状，在卷曲的夹层中设有中空纤维(9)，肝细胞聚集体(10)附在中空纤维(9) 旁；在生物反应器中设置氧气通道，可以实现适时加氧功能。
2.根据权利要求1所述的人工肝生物反应器，其特征在于所述的纳米纤维支 架(8)的材料为海藻酸盐、多聚赖氨酸、壳聚糖、琼脂糖、聚乙烯醇中的一种或 几种的混合物，呈长方形无纺布结构。
3.根据权利要求1或2所述的人工肝生物反应器，其特征在于所述纳米纤维 支架(8)的纤维直径在30nm～400nm之间，孔隙率＞85％。
4.根据权利要求1所述的人工肝生物反应器，其特征在于将纳米纤维支架(8) 中排布的中空纤维(9)每间隔5～10根选取一根，按此方法将选出的中空纤维(9) 作为氧气的通道，将余下的中空纤维(9)作为血浆的通道。
技术领域
本发明涉及一种以纳米纤维支架材料作为肝细胞培养基质的用于生物人工肝 的生物反应器，属于人工肝支持系统的技术领域。
背景技术
人工肝作为肝功能不全、肝衰竭或相关疾病的有效辅助治疗技术已在临床中 广泛应用，现在临床上应用的人工肝主要包括三类：非生物型人工肝、生物型人 工肝、混合型人工肝。其中生物型人工肝在治疗肝病病人的临床应用中疗效最为 显著，生物型人工肝一般专指人工培养的肝细胞为基础构件的体外生物反应系统。 它不仅具有肝脏的特异性解毒功能，而且具有更高的效能，如参与能量代谢，具 有生物合成转化功能，分泌促肝细胞生长活性物质等。生物型人工肝具有自动化 程度高、操作简单、安全可靠的特点。其治疗重型肝炎的临床结果显示，显效率 为36.7％，有效率为46.7％，总有效率为83.3％。目前应用于临床的生物型人工 肝在细胞培养方面存在很多问题，诸如生物反应器内培养的肝细胞密度过低达不 到人体所需的2～3×1010cells/m2，肝细胞容易从培养基质上脱落从而造成肝细胞 随循环的培养液流走和在生物反应器内分布不均匀造成人工肝功能下降，以及培 养液中氧气供量不足造成的肝细胞死亡等等。未来生物型人工肝主要在肝细胞的 培养以及肝细胞的优化方面进行改进(Jung-Keug Park，Doo-Hoon Lee.Bioartificial Liver Systems：Current Status and Future Perspective.Journal ofBioscience and Bioengineering 2005.99 (4)：311-319.)。
纳米纤维支架是近年来兴起的一种细胞培养基质，具有巨大的比表面积(孔 隙率＞85％)以及10nm～10μm的纤维直径，其纺织状的形貌结构类似于脊椎动 物体内的细胞生长基质-蛋白纤维，有利于细胞的黏附、生长以及繁殖。有资料表 明这种纳米纤维支架有利于肝细胞球状体的形成以及球状体生物活性的保持，培 养在纳米纤维支架上的肝细胞其合成自蛋白、尿素的能力均大于利用传统模式培 养的肝细胞(Kian-Ngiap Chua，Wei-Seng Lima.Stable immobilization of rat hepatocyte spheroidson galactosylated nanofiber scaffold.Biomaterials 2005.26：2537-2547)。
现行生物型人工肝的肝细胞密度一般在5～8×108cells/m2之间，与人肝的肝 细胞密度2～3×1010cells/m2尚有很大差距，因此，现行人工肝不能满足一个成人 的血液净化需求。并且现行生物型人工肝的肝细胞球状体随着培养液的流动易从 细胞基质上脱落，造成肝细胞的分布不均匀和肝细胞数量的减少。肝细胞对氧气 的需求量很大，但现有的生物人工肝均有氧气提供不足的缺点，造成肝细胞的生 物活性降低甚至死亡。以上原因严重影响人工肝的临床效能。目前还没有检索到 关于利用纳米纤维支架对人工肝生物反应器进行改进的报道或专利。
纳米纤维支架是近年来兴起的一种细胞培养基质，具有巨大的比表面积(孔 隙率＞85％)以及10nm～10μm的纤维直径，其纺织状的形貌结构类似于脊椎动 物体内的细胞生长基质-蛋白纤维，有利于细胞的黏附、生长以及繁殖。有资料表 明这种纳米纤维支架有利于肝细胞球状体的形成以及球状体生物活性的保持，培 养在纳米纤维支架上的肝细胞其合成自蛋白、尿素的能力均大于利用传统模式培 养的肝细胞(Kian-Ngiap Chua，Wei-Seng Lima.Stable immobilization of rat hepatocyte spheroidson galactosylated nanofiber scaffold.Biomaterials 2005.26：2537-2547)。
现行生物型人工肝的肝细胞密度一般在5～8×108cells/m2之间，与人肝的肝 细胞密度2～3×1010cells/m2尚有很大差距，因此，现行人工肝不能满足一个成人 的血液净化需求。并且现行生物型人工肝的肝细胞球状体随着培养液的流动易从 细胞基质上脱落，造成肝细胞的分布不均匀和肝细胞数量的减少。肝细胞对氧气 的需求量很大，但现有的生物人工肝均有氧气提供不足的缺点，造成肝细胞的生 物活性降低甚至死亡。以上原因严重影响人工肝的临床效能。目前还没有检索到 关于利用纳米纤维支架对人工肝生物反应器进行改进的报道或专利。
发明内容
技术问题：本发明目的在于提供一种利于提高肝细胞浓度和固定化肝细胞的 人工肝生物反应器。该生物反应器实现了生物反应器内肝细胞的黏附生长，不仅 可以避免传统人工肝的肝细胞悬浮培养所带来的细胞流失问题，而且纳米纤维无 纺布的类生物体蛋白纤维的结构可以促进肝细胞的繁殖和生长，从而可以在很大 程度上提高肝细胞在生物反应器中的密度以及肝细胞的生物活性，增强肝细胞合 成白蛋白及分泌染色素的能力。
技术方案：本发明将纳米纤维支架应用于人工肝生物反应器并通过优化内部 结构对生物反应器进行改进，以提高生物型人工肝的肝细胞密度和增加培养液的 氧含量并改善肝细胞在生物反应器内分布情况，从而提高生物型人工肝的临床效 能。针对以上问题本发明在对人工肝生物反应器的改进中引入纳米纤维支架，利 用纳米纤维支架利于细胞黏附、生长的特点，可达到固定肝细胞进而提高生物型 人工肝的肝细胞密度的目的，并且有利于细胞培养液的循环以及促进肝细胞的繁 殖和球状体的形成。此外对生物反应器的内部结构进行优化设计，增加输氧管， 以提高肝细胞的成活率和生物活性。进而提高肝细胞净化血液的能力。
本发明的人工肝生物反应器的结构为：在生物反应器外壳的一端设有血浆进 口、氧气进口，在生物反应器外壳的另一端设有血浆出口、氧气出口，在生物反 应器外壳的侧面地两头分别设有营养液进口、营养液出口，在生物反应器外壳的 内部设有由纳米纤维支架、中空纤维组成的细胞培养的基质；纳米纤维支架与中 空纤维之间形成卷曲的“夹心式”结构，即纳米纤维支架卷曲成螺旋的卷筒状， 在卷曲的夹层中设有中空纤维，肝细胞聚集体附在中空纤维旁；在生物反应器中 设置氧气通道，可以实现适时加氧功能。
所述的纳米纤维支架的材料为海藻酸盐、多聚赖氨酸、壳聚糖、琼脂糖、聚 乙烯醇中的一种或几种的混合物，呈长方形无纺布结构。所述纳米纤维支架的纤 维直径在30nm～400nm之间，孔隙率＞85％。将纳米纤维支架中排布的中空纤 维每间隔5～10根选取一根，按此方法将选出的中空纤维作为氧气的通道，将余 下的中空纤维作为血浆的通道。
有益效果：该生物反应器首次引入纳米纤维支架，实现了生物反应器内肝细 胞的黏附生长，不仅可以避免传统人工肝的肝细胞悬浮培养所带来的细胞流失问 题，而且纳米纤维无纺布的类生物体蛋白纤维的结构可以促进肝细胞的繁殖和生 长，从而可以在很大程度上提高肝细胞在生物反应器中的密度以及肝细胞的生物 活性，增强肝细胞合成白蛋白及分泌染色素的能力。针对肝细胞的培养需氧量大 的特点，在生物反应器的设计中加入了通氧设施，可以实现适时向反应器中供氧 的功能。该生物反应器的设计新颖，纳米纤维支架的引入在国内外尚属首例，且 制备方法在技术上均能实现。可以相信这种新型的生物反应器在人工肝以及其他 细胞培养领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为生物反应器横切面示意图，
图2为生物反应器纵切面示意图，
以上的图中有：营养液进口1、血浆进口2、氧气进口3、营养液出口4、血 浆出口5、氧气出口6，生物反应器外壳7、纳米纤维支架8、中空纤维9、肝细 胞聚集体10。
技术方案：本发明将纳米纤维支架应用于人工肝生物反应器并通过优化内部 结构对生物反应器进行改进，以提高生物型人工肝的肝细胞密度和增加培养液的 氧含量并改善肝细胞在生物反应器内分布情况，从而提高生物型人工肝的临床效 能。针对以上问题本发明在对人工肝生物反应器的改进中引入纳米纤维支架，利 用纳米纤维支架利于细胞黏附、生长的特点，可达到固定肝细胞进而提高生物型 人工肝的肝细胞密度的目的，并且有利于细胞培养液的循环以及促进肝细胞的繁 殖和球状体的形成。此外对生物反应器的内部结构进行优化设计，增加输氧管， 以提高肝细胞的成活率和生物活性。进而提高肝细胞净化血液的能力。
本发明的人工肝生物反应器的结构为：在生物反应器外壳的一端设有血浆进 口、氧气进口，在生物反应器外壳的另一端设有血浆出口、氧气出口，在生物反 应器外壳的侧面地两头分别设有营养液进口、营养液出口，在生物反应器外壳的 内部设有由纳米纤维支架、中空纤维组成的细胞培养的基质；纳米纤维支架与中 空纤维之间形成卷曲的“夹心式”结构，即纳米纤维支架卷曲成螺旋的卷筒状， 在卷曲的夹层中设有中空纤维，肝细胞聚集体附在中空纤维旁；在生物反应器中 设置氧气通道，可以实现适时加氧功能。
所述的纳米纤维支架的材料为海藻酸盐、多聚赖氨酸、壳聚糖、琼脂糖、聚 乙烯醇中的一种或几种的混合物，呈长方形无纺布结构。所述纳米纤维支架的纤 维直径在30nm～400nm之间，孔隙率＞85％。将纳米纤维支架中排布的中空纤 维每间隔5～10根选取一根，按此方法将选出的中空纤维作为氧气的通道，将余 下的中空纤维作为血浆的通道。
有益效果：该生物反应器首次引入纳米纤维支架，实现了生物反应器内肝细 胞的黏附生长，不仅可以避免传统人工肝的肝细胞悬浮培养所带来的细胞流失问 题，而且纳米纤维无纺布的类生物体蛋白纤维的结构可以促进肝细胞的繁殖和生 长，从而可以在很大程度上提高肝细胞在生物反应器中的密度以及肝细胞的生物 活性，增强肝细胞合成白蛋白及分泌染色素的能力。针对肝细胞的培养需氧量大 的特点，在生物反应器的设计中加入了通氧设施，可以实现适时向反应器中供氧 的功能。该生物反应器的设计新颖，纳米纤维支架的引入在国内外尚属首例，且 制备方法在技术上均能实现。可以相信这种新型的生物反应器在人工肝以及其他 细胞培养领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为生物反应器横切面示意图，
图2为生物反应器纵切面示意图，
以上的图中有：营养液进口1、血浆进口2、氧气进口3、营养液出口4、血 浆出口5、氧气出口6，生物反应器外壳7、纳米纤维支架8、中空纤维9、肝细 胞聚集体10。
具体实施方式
本发明的人工肝生物反应器在生物反应器外壳7的一端设有血浆进口2、氧气 进口3，在生物反应器外壳7的另一端设有血浆出口5、氧气出口6，在生物反应 器外壳7的侧面地两头分别设有营养液进口1、营养液出口4，在生物反应器外壳 7的内部设有由纳米纤维支架8、中空纤维9组成的细胞培养的基质；纳米纤维支 架8与中空纤维9之间形成卷曲的“夹心式”结构，即纳米纤维支架8卷曲成螺 旋的卷筒状，在卷曲的夹层中设有中空纤维9，肝细胞聚集体10附在中空纤维9 旁；在生物反应器中设置氧气通道，可以实现适时加氧功能。
其中面临的主要问题为支架材料的选择以及生物反应器内部结构设计的问 题。纳米纤维支架材料应具有良好的生物相容性以及一定的力学强度。为此，制 备纳米纤维支架的材料选择有利于肝细胞繁殖、生长的海藻酸盐、多聚赖氨酸、 壳聚糖、琼脂糖、聚乙烯醇等高分子聚合物。内部结构的设计应利于细胞营养液 的适时加氧以及减小具体制备过程中的操作难度。
利用静电纺丝法将以上高分子聚合物制备成具有30nm～400nm直径纤维的 长方形无纺布支架，将中空纤维规则排布于无纺布支架上，其中部分中空纤维作 为氧气通道而其他中空纤维作为血浆通道，将纳米纤维支架卷曲包裹中空纤维后 填充于生物反应器内(见附图)，即制得此新型生物反应器。该生物反应器的特 征在于引入纳米纤维支架作为细胞培养的基质，此纳米纤维支架原材料为海藻酸 盐、或多聚赖氨酸、或壳聚糖、或琼脂糖、或聚乙烯醇等高分子聚合物，具有30nm ～400nm的纤维直径，呈长方形无纺布结构；纳米纤维支架与中空纤维间呈规则 的卷曲“夹心式”结构；中空纤维束分为两束，其中一束作为氧气通道，向细胞 培养液中适时加氧；在反应器的外壳上留有血浆、氧气、营养液的进出口各两个。
本发明通过以下方法加以实施。利用静电纺丝技术将聚合物(海藻酸盐、多 聚赖氨酸、壳聚糖、琼脂糖、聚乙烯醇等)制备成一定面积的长方形无纺布支架， 然后将聚砜中空纤维规则的排布于纳米纤维无纺布上(间距在0.5mm～2mm)， 每隔5～15根选择一根中空纤维作为氧气的通道，卷曲纳米纤维支架将聚砜中空 纤维包裹起来，后填充于外壳支架内，在外壳支架上留有氧气通道、血浆通道、 培养液通道各两个分别作为进口和出口。该方法包括以下过程：
1.纳米纤维支架的制备：选择不同的溶剂将聚合物(海藻酸盐、多聚赖氨酸、 壳聚糖、琼脂糖、聚乙烯醇等)溶解制备成静电纺丝溶液。根据聚合物溶液的不 同性质制定不同的静电纺丝条件(电压、接受距离、注射速度)，然后进行纺丝， 在纺丝过程中通过移动接受器的位置和控制纺丝的时间对纳米纤维支架的形状和 厚度进行调节。将不同材料的纳米纤维支架进行相应的改性和消毒，制备成能放 置于细胞培养液中作为细胞生长基质的纳米纤维支架。
2.中空纤维与纳米纤维支架的构造设计：将纳米纤维无纺布支架平坦，在支架 上顺序排布聚砜中空纤维(间距0.5mm～2mm)，然后卷曲纳米纤维支架将中空 纤维包裹在其内部，即制得生物反应器的核心组件。每间隔5～10根选择一根中 空纤维作为供应氧气的通道，按此方式将两端的中空纤维分成两束，一束作为血 浆的通道，一束作为氧气的通道。
3.核心组件的封装：将步骤2种得到的核心组件用聚丙烯外壳封装，在外壳上 留有血浆、氧气、培养液的进出孔各两个。将两端的两束中空纤维按顺序分别放 入血浆和氧气的通道孔中，并用医用胶水封装，即制得此新型生物反应器。
例一：以海藻酸盐作为纳米纤维支架的原材料来制作此新型生物反应器。
1.纳米纤维支架的制备：(1)静电纺丝溶液的制备：将海藻酸钠溶于去离子水 中制备成浓度为质量比W海藻酸钠∶W去离子水＝4％的溶液。将聚氧化乙烯(Mw＝900 kD)溶于去离子水中制备成浓度为质量比W聚氧化乙烯∶W去离子水＝4％的溶液。然后将 两种溶液按体积比V海藻酸钠溶液∶V聚氧化乙烯溶液＝8∶2的比率混合，常温搅拌100min至 混合均匀，得到海藻酸钠与聚氧化乙烯的混合溶液。然后按体积比V表面活性剂∶ V混 合溶液＝0.5％的比率加入表面活性剂曲拉通X-100，持续搅拌10min。之后按体积比 V助溶剂∶V混合溶液＝10％的比率加入助溶剂二甲亚砜。在室温下持续搅拌60min。即 获得均一、稳定的浅黄色纺丝溶液。(2)静电纺丝工艺制备纳米纤维支架：使用离 心机将步骤(1)中获得的纺丝溶液在5000rpm的转速下离心5min，之后将其注 入到注射器(直径为20mm)中，将注射器固定在微量注射泵上，距针头15cm 处固定铝箔作为接收器。在针头上施加18kv的高压，注射泵流速为1.0mL/h。在 纺丝过程中不断移动接收器，即获得一定面积的纤维膜，其纤维直径在50nm～500 nm。(3)海藻酸钠纳米纤维支架的改性处理：将步骤(2)中所得的纳米纤维材料浸 泡在无水乙醇中10min，之后将该材料浸泡在浓度为质量比WCaCl2∶WH2O＝2％的 CaCl2溶液中并持续120min，然后用去离子水冲洗10min以去除残留的CaCl2。 即制得海藻酸钠纳米纤维支架。
2.核心组件中中空纤维与纳米纤维支架的构造：将海藻酸盐纳米纤维无纺布 支架平坦，在支架上顺序排布聚砜中空纤维其间距为1mm，然后卷曲纳米纤维支 架将中空纤维包裹在其内部，形成“夹心式”结构，即制得生物反应器的核心组 件。然后每间隔5～10根选择一根中空纤维作为供应氧气的通道，按此方式将两 端的中空纤维分成两束，一束作为血浆的通道，一束作为氧气的通道。
3.核心组件的封装：将步骤2种得到的核心组件用聚丙烯外壳封装，在外壳上 留有血浆、氧气、培养液的进出孔各两个。将两端的两束中空纤维按顺序分别放 入血浆和氧气的通道孔中，并用医用胶水封装，即制得此新型生物反应器
例二：以壳聚糖作为纳米纤维支架的原材料来制作此新型生物反应器。
1.纳米纤维支架的制备：(1)静电纺丝溶液的制备：将壳聚糖(Mw＝190kD， Deacetylation＝85％)溶于质量比为5％的醋酸溶液中制备成浓度为质量比W壳聚糖∶ W醋酸溶液＝2％的溶液。将聚氧化乙烯(Mw＝900kD)溶于质量比为5％的醋酸溶液中 制备成浓度为质量比W聚氧化乙烯∶W醋酸溶液＝3％的溶液。然后将两种溶液按体积比 V壳聚 糖溶液∶V聚氧化乙烯溶液＝9∶1的比率混合，常温搅拌100min至混合均匀，得到壳聚糖与聚 氧化乙烯的混合溶液。然后按体积比V表面活性剂∶V混合溶液＝0.3％的比率加入表面活性 剂曲拉通X-100，持续搅拌10min。之后按体积比V助溶剂∶V混合溶液＝10％的比率加入 助溶剂二甲基甲酰胺。在室温下持续搅拌60min。即获得均一、稳定的纺丝溶液。 (2)静电纺丝工艺制备纳米纤维支架：使用离心机将步骤(1)中获得的纺丝溶液在 5000rpm的转速下离心5min，之后将其注入到注射器(直径为20mm)中，将 注射器固定在微量注射泵上，距针头18cm处固定铝箔作为接收器。在针头上施加 22kv的高压，注射泵流速为1.5mL/h。在纺丝过程中不断移动接收器，即获得一 定面积的纤维膜，其纤维直径在30nm～80nm。在室温下使纳米纤维膜干燥即制 得海藻酸钠纳米纤维支架。
2.核心组件中中空纤维与纳米纤维支架的构造：将壳聚糖纳米纤维无纺布支 架平坦，在支架上顺序排布聚砜中空纤维其间距为1mm，然后卷曲纳米纤维支架 将中空纤维包裹在其内部，形成“夹心式”结构，即制得生物反应器的核心组件。 然后每间隔5～10根选择一根中空纤维作为供应氧气的通道，按此方式将两端的 中空纤维分成两束，一束作为血浆的通道，一束作为氧气的通道。
3.核心组件的封装：将步骤2种得到的核心组件用聚丙烯外壳封装，在外壳上 留有血浆、氧气、培养液的进出孔各两个。将两端的两束中空纤维按顺序分别放 入血浆和氧气的通道孔中，并用医用胶水封装，即制得此新型生物反应器
其中面临的主要问题为支架材料的选择以及生物反应器内部结构设计的问 题。纳米纤维支架材料应具有良好的生物相容性以及一定的力学强度。为此，制 备纳米纤维支架的材料选择有利于肝细胞繁殖、生长的海藻酸盐、多聚赖氨酸、 壳聚糖、琼脂糖、聚乙烯醇等高分子聚合物。内部结构的设计应利于细胞营养液 的适时加氧以及减小具体制备过程中的操作难度。
利用静电纺丝法将以上高分子聚合物制备成具有30nm～400nm直径纤维的 长方形无纺布支架，将中空纤维规则排布于无纺布支架上，其中部分中空纤维作 为氧气通道而其他中空纤维作为血浆通道，将纳米纤维支架卷曲包裹中空纤维后 填充于生物反应器内(见附图)，即制得此新型生物反应器。该生物反应器的特 征在于引入纳米纤维支架作为细胞培养的基质，此纳米纤维支架原材料为海藻酸 盐、或多聚赖氨酸、或壳聚糖、或琼脂糖、或聚乙烯醇等高分子聚合物，具有30nm ～400nm的纤维直径，呈长方形无纺布结构；纳米纤维支架与中空纤维间呈规则 的卷曲“夹心式”结构；中空纤维束分为两束，其中一束作为氧气通道，向细胞 培养液中适时加氧；在反应器的外壳上留有血浆、氧气、营养液的进出口各两个。
本发明通过以下方法加以实施。利用静电纺丝技术将聚合物(海藻酸盐、多 聚赖氨酸、壳聚糖、琼脂糖、聚乙烯醇等)制备成一定面积的长方形无纺布支架， 然后将聚砜中空纤维规则的排布于纳米纤维无纺布上(间距在0.5mm～2mm)， 每隔5～15根选择一根中空纤维作为氧气的通道，卷曲纳米纤维支架将聚砜中空 纤维包裹起来，后填充于外壳支架内，在外壳支架上留有氧气通道、血浆通道、 培养液通道各两个分别作为进口和出口。该方法包括以下过程：
1.纳米纤维支架的制备：选择不同的溶剂将聚合物(海藻酸盐、多聚赖氨酸、 壳聚糖、琼脂糖、聚乙烯醇等)溶解制备成静电纺丝溶液。根据聚合物溶液的不 同性质制定不同的静电纺丝条件(电压、接受距离、注射速度)，然后进行纺丝， 在纺丝过程中通过移动接受器的位置和控制纺丝的时间对纳米纤维支架的形状和 厚度进行调节。将不同材料的纳米纤维支架进行相应的改性和消毒，制备成能放 置于细胞培养液中作为细胞生长基质的纳米纤维支架。
2.中空纤维与纳米纤维支架的构造设计：将纳米纤维无纺布支架平坦，在支架 上顺序排布聚砜中空纤维(间距0.5mm～2mm)，然后卷曲纳米纤维支架将中空 纤维包裹在其内部，即制得生物反应器的核心组件。每间隔5～10根选择一根中 空纤维作为供应氧气的通道，按此方式将两端的中空纤维分成两束，一束作为血 浆的通道，一束作为氧气的通道。
3.核心组件的封装：将步骤2种得到的核心组件用聚丙烯外壳封装，在外壳上 留有血浆、氧气、培养液的进出孔各两个。将两端的两束中空纤维按顺序分别放 入血浆和氧气的通道孔中，并用医用胶水封装，即制得此新型生物反应器。
例一：以海藻酸盐作为纳米纤维支架的原材料来制作此新型生物反应器。
1.纳米纤维支架的制备：(1)静电纺丝溶液的制备：将海藻酸钠溶于去离子水 中制备成浓度为质量比W海藻酸钠∶W去离子水＝4％的溶液。将聚氧化乙烯(Mw＝900 kD)溶于去离子水中制备成浓度为质量比W聚氧化乙烯∶W去离子水＝4％的溶液。然后将 两种溶液按体积比V海藻酸钠溶液∶V聚氧化乙烯溶液＝8∶2的比率混合，常温搅拌100min至 混合均匀，得到海藻酸钠与聚氧化乙烯的混合溶液。然后按体积比V表面活性剂∶ V混 合溶液＝0.5％的比率加入表面活性剂曲拉通X-100，持续搅拌10min。之后按体积比 V助溶剂∶V混合溶液＝10％的比率加入助溶剂二甲亚砜。在室温下持续搅拌60min。即 获得均一、稳定的浅黄色纺丝溶液。(2)静电纺丝工艺制备纳米纤维支架：使用离 心机将步骤(1)中获得的纺丝溶液在5000rpm的转速下离心5min，之后将其注 入到注射器(直径为20mm)中，将注射器固定在微量注射泵上，距针头15cm 处固定铝箔作为接收器。在针头上施加18kv的高压，注射泵流速为1.0mL/h。在 纺丝过程中不断移动接收器，即获得一定面积的纤维膜，其纤维直径在50nm～500 nm。(3)海藻酸钠纳米纤维支架的改性处理：将步骤(2)中所得的纳米纤维材料浸 泡在无水乙醇中10min，之后将该材料浸泡在浓度为质量比WCaCl2∶WH2O＝2％的 CaCl2溶液中并持续120min，然后用去离子水冲洗10min以去除残留的CaCl2。 即制得海藻酸钠纳米纤维支架。
2.核心组件中中空纤维与纳米纤维支架的构造：将海藻酸盐纳米纤维无纺布 支架平坦，在支架上顺序排布聚砜中空纤维其间距为1mm，然后卷曲纳米纤维支 架将中空纤维包裹在其内部，形成“夹心式”结构，即制得生物反应器的核心组 件。然后每间隔5～10根选择一根中空纤维作为供应氧气的通道，按此方式将两 端的中空纤维分成两束，一束作为血浆的通道，一束作为氧气的通道。
3.核心组件的封装：将步骤2种得到的核心组件用聚丙烯外壳封装，在外壳上 留有血浆、氧气、培养液的进出孔各两个。将两端的两束中空纤维按顺序分别放 入血浆和氧气的通道孔中，并用医用胶水封装，即制得此新型生物反应器
例二：以壳聚糖作为纳米纤维支架的原材料来制作此新型生物反应器。
1.纳米纤维支架的制备：(1)静电纺丝溶液的制备：将壳聚糖(Mw＝190kD， Deacetylation＝85％)溶于质量比为5％的醋酸溶液中制备成浓度为质量比W壳聚糖∶ W醋酸溶液＝2％的溶液。将聚氧化乙烯(Mw＝900kD)溶于质量比为5％的醋酸溶液中 制备成浓度为质量比W聚氧化乙烯∶W醋酸溶液＝3％的溶液。然后将两种溶液按体积比 V壳聚 糖溶液∶V聚氧化乙烯溶液＝9∶1的比率混合，常温搅拌100min至混合均匀，得到壳聚糖与聚 氧化乙烯的混合溶液。然后按体积比V表面活性剂∶V混合溶液＝0.3％的比率加入表面活性 剂曲拉通X-100，持续搅拌10min。之后按体积比V助溶剂∶V混合溶液＝10％的比率加入 助溶剂二甲基甲酰胺。在室温下持续搅拌60min。即获得均一、稳定的纺丝溶液。 (2)静电纺丝工艺制备纳米纤维支架：使用离心机将步骤(1)中获得的纺丝溶液在 5000rpm的转速下离心5min，之后将其注入到注射器(直径为20mm)中，将 注射器固定在微量注射泵上，距针头18cm处固定铝箔作为接收器。在针头上施加 22kv的高压，注射泵流速为1.5mL/h。在纺丝过程中不断移动接收器，即获得一 定面积的纤维膜，其纤维直径在30nm～80nm。在室温下使纳米纤维膜干燥即制 得海藻酸钠纳米纤维支架。
2.核心组件中中空纤维与纳米纤维支架的构造：将壳聚糖纳米纤维无纺布支 架平坦，在支架上顺序排布聚砜中空纤维其间距为1mm，然后卷曲纳米纤维支架 将中空纤维包裹在其内部，形成“夹心式”结构，即制得生物反应器的核心组件。 然后每间隔5～10根选择一根中空纤维作为供应氧气的通道，按此方式将两端的 中空纤维分成两束，一束作为血浆的通道，一束作为氧气的通道。
3.核心组件的封装：将步骤2种得到的核心组件用聚丙烯外壳封装，在外壳上 留有血浆、氧气、培养液的进出孔各两个。将两端的两束中空纤维按顺序分别放 入血浆和氧气的通道孔中，并用医用胶水封装，即制得此新型生物反应器
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