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通过近年来一系列动物实验和临床实验，生物人工肝支持系统的应用被证明是有效的，但目前的人工肝系统还只能取代肝脏的部分功能，其仍有待于进一步完善。本文主要从构建具有良好生物相容性和高密度培养肝细胞的组织工程三维支架，肝实质细胞与肝非实质共培养条件的优化，从而模拟体内肝细胞的生长环境，优化体外肝细胞培养系统，提高肝细胞培养密度和代谢性能，为生物人工肝支持系统优化进行探索。
分别以壳聚糖和海藻酸钠为材料，制备出乳糖修饰壳聚糖三维支架、海藻酸钠/壳聚糖复合及共混三维支架、以及乳糖修饰壳聚糖/海藻酸钠复合三维支架。支架形态利用倒置相差显微镜和扫描电子显微镜(SEM)进行观察，乳糖对壳聚糖材料的修饰度用核磁共振法(NMR)测定，共混及复合物支架材料用红外光谱法(FT-IR)分析，采用液体替代法测定多孔支架的孔隙率，采用增重法测定复合物支架的复合度，通过杨氏模量对壳聚糖支架和海藻酸钠/壳聚糖共混支架的机械强度进行了表征。
采用Seglen两步灌流法分离大鼠肝实质细胞和肝非实质细胞，活性高于90％以上的细胞用于支架材料相容性实验。肝细胞培养结果显示，孔隙率90％以上，孔径50～200μm的多孔支架为肝细胞聚集体提供了足够的生长空间，更大的附着面积，同时又有利于营养成分和代谢产物的扩散。乳糖修饰的N一支链壳聚糖支架，以及海藻酸钠/乳糖修饰壳聚糖复合支架上的肝细胞聚集明显，细胞培养密度及代谢活性均明显高于未修饰壳聚糖支架，其中海藻酸钠/乳糖修饰壳聚糖复合物支架上培养肝细胞白蛋白分泌和尿素合成量可分别达到81.7±2.4μg/106 cells/day和6.57±0.05μmol/106 cells/day。表明乳糖的特异性修饰及海藻酸钠在促进肝细胞聚集方面都起着重要的作用。
采用肝细胞与肝非实质细胞混合培养时，进一步提高了肝细胞的代谢活性以及肝细胞功能特异表达的时间，肝细胞白蛋白分泌和尿素合成量最大分别达到89.5±1.3μg/106 cells/day和7.07±0.05μmo1/106 cells/day。同时肝细胞保持较高代谢活性的时间从4天提高到8天。
综上所述，本论文研制的三维多孔肝细胞培养支架和细胞培养条件的优化达到了预期目的，为生物人工肝反应器的优化提供了参考。