功能性组织工程尿道三维动态复合培养系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及再生医学的组织工程领域，具体来说，涉及一种组织工程尿道的体外培养系统及方法。
【背景技术】
[0002]由于先天畸形、创伤、肿瘤及感染等各种原因导致的尿道缺损的治疗一直是临床上难以解决的重大问题。传统手术方式多采用阴茎皮肤、阴囊皮肤、口腔黏膜、膀胱黏膜等自体组织来进行尿道重建，虽然手术方式繁多，但治疗效果都不理想，且患者面临多次手术的痛苦。临床面临的主要问题是:1.从自体组织寻找替代材料，创伤大，患者痛苦明显；
2.材料获取受限，如颊粘膜获取长度有一定限制，只能用于较短的尿道缺损修复。先天性尿道下裂患者多次手术后也存在阴茎皮肤、阴囊皮瓣材料不够的情况；3.并发症多:感染、尿瘘、毛发生长、狭窄、憩室形成、移植物挛缩等都较为常见。国外报道尿道下裂的手术一次性成功率不到80%，许多患者需经历多次手术，甚至最后变为难以治疗的残废型尿道。因此，亟待寻找新的方法来解决尿道缺损的临床治疗问题。
[0003]组织工程技术的发展为尿道缺损的临床治疗提供了新的策略，而且进展迅速，但仍存在缺乏理想的支架材料和完善的体外培养系统等瓶颈问题。现有的体外培养系统主要有两种形式:1、种子细胞的静态种植和静态培养。2、种子细胞的静态种植和动态培养。二者都没有涉及到种子细胞的动态种植。静态种植的细胞分布不均匀，不利于细胞增殖和尿道组织形成，以及行使正常的生理功能。目前为止，尚未见到完全适宜尿道双层管状结构、两种细胞分别动态种植和动态培养的体外三维复合培养系统及方法。
【发明内容】
[0004]为解决以上技术问题，本发明提供一种组织工程尿道三维动态复合培养系统和方法，该系统和方法适宜尿道双层管状支架材料，两种细胞同时和分别在支架材料内外侧动态种植和动态培养，以最终获得具备一定功能的组织工程尿道。
[0005]技术方案如下:
[0006]一种功能性组织工程尿道三维动态复合培养系统，其关键在于:包括组织工程尿道培养器(I)、第一蠕动泵(2)、第二蠕动泵(3)、尿道支架材料(4)、内层培养液容器(5)和外层培养液容器￠)，其中所述组织工程尿道培养器(I)由反应器(1-1)、外层培养液输入管(1-2)、外层培养液输出管(1-3)、内层培养液输入管(1-4)和内层培养液输出管(1-5)组成，所述反应器(1-1)的两端分别连通有外层培养液输入管(1-2)和外层培养液输出管(1-3)，所述反应器(1-1)的其中一端还同时设置有内层培养液输入管(1-4)和内层培养液输出管(1-5)，所述内层培养液输入管(1-4)和内层培养液输出管(1-5)位于反应器(1-1)内的两个内端，其中一个弯曲与另一个相对，两者之间连接双层管状支架材料(4)；
[0007]上述外层培养液输入管(1-2)和外层培养液输出管(1-3)位于反应器(1-1)外的一端均伸入外层培养液容器(6)内，其中外层培养液输入管(1-2)上串联第一蠕动泵(2);所述内层培养液输入管(1-4)和内层培养液输出管(1-5)位于反应器(1-1)外的一端，均伸入内层培养液容器(5)内，其中内层培养液输入管(1-4)上串联第二蠕动泵(3)。
[0008]上述反应器(1-1)为玻璃圆筒容器，该玻璃圆筒容器一端封闭一端开口，所述反应器(1-1)开口端由塞子(1-6)塞住。
[0009]一种基于功能性组织工程尿道三维动态复合培养养系统的培养方法，其关键在于按如下步骤进行:
[0010]I)在内层培养液容器(5)内加入尿道上皮细胞悬液，在外层培养液容器(6)内加入尿道平滑肌细胞悬液；
[0011]2)开启第一蠕动泵(2)和第二蠕动泵(3)，分别动态种植两种细胞至双层管状支架材料内外侧；
[0012]3)关闭第一蠕动泵(2)和第二蠕动泵(3)，将内层培养液容器(5)和外层培养液容器出)内的细胞悬液换为细胞培养液；
[0013]4)再次开启第一蠕动泵(2)和第二蠕动泵(3)，进行动态培养，获得功能性组织工程尿道。
[0014]上述步骤2)动态种植时细胞悬液流速为0.5ml/秒，持续时间为3_5小时；
[0015]上述步骤3)内层培养液容器(5)和外层培养液容器(6)换装的细胞培养液，分别为KSFM培养液和DMEM培养液。
[0016]上述步骤4)动态培养形式为:外层第一蠕动泵(2)持续输送细胞培养液，流速0.5ml/秒；内层第二蠕动泵(3)间断输送细胞培养液，流速Iml/秒，10-15秒/次，5-10次/分；第一蠕动泵(2)和第二蠕动泵(3)总持续时间为I周。
[0017]有益效果:采用本发明功能性组织工程尿道三维动态复合培养系统及方法，内层上皮细胞悬液和培养液在内层循环以进行细胞动态种植和动态培养，外层平滑肌细胞悬液和培养液在外层包裹循环以进行动态种植和动态培养，保证了两种不同细胞及培养体系的同时进行。动态种植可以使两种不同细胞在双层管状支架材料内外侧均匀附着，动态培养模拟了体内尿道所受静水压和剪切力等机械刺激时的动态环境。尿道内层为上皮细胞，可以发挥屏障功能，防止尿液内渗，起到防止感染和尿瘘的作用；外层为平滑肌细胞，可以为尿道的管状结构提供支持和收缩作用；两种细胞共同存在更接近体内尿道的正常解剖结构，具备一定的尿道功能性，可以防止尿道狭窄，移植到体内后发生狭窄的几率小。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
[0020]如图1所示，一种功能性组织工程尿道三维动态复合培养系统，由细织工程尿道培养器1、第一蠕动泵2、第二蠕动泵3、尿道支架材料4、内层培养液容器5和外层培养液容器6等组成，其中所述组织工程尿道培养器I由反应器1-1、外层培养液输入管1-2、外层培养液输出管1-3、内层培养液输入管1-4和内层培养液输出管1-5组成，所述反应器1-1的两端分别连能有外层培养液输入管1-2和外层培养液输出管1-3，所述反应器1-1的其中一端还同时设置有内层培养液输入管1-4和内层培养液输出管1-5，所述内层