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肝细胞体外培养系统，简称生物人工肝，是指人工培养的肝细 胞作为基本单元的体外生物反应系统。是一种用于替代或辅助肝功能的技术，它通过模拟人体肝脏的功能，帮助患有严重肝功能衰竭的患者维持正常生理功能。以下是生物人工肝的关键技术简介： 血液滤过：生物人工肝系统中的血液滤过模块用于清除血液中的毒性废物、代谢产物和过量药物。这通常通过使用特殊的过滤材料来实现，例如吸附剂、离子交换树脂和膜过滤器等。血液经过滤过后，其中的有害物质被去除，使得血液再循环回患者体内时更为清洁。 代谢功能支持：生物人工肝系统还能够提供代谢功能的支持，包括肝脏所需的能量代谢和合成代谢。这通常通过向血液中添加必要的营养物质，如氨基酸、脂肪乳剂等，来提供能量和其他必需物质。 环境控制：生物人工肝系统需要为患者提供一个适宜的环境，以模拟人体肝脏的生理条件。这包括维持适宜的温度、pH值和氧合水平等。通过监测和调节这些参数，生物人工肝系统可以为患者提供一个稳定而安全的环境。 生物相容性：生物人工肝系统中使用的材料和成分需要具备良好的生物相容性，以避免对患者产生不良反应。这需要选择与人体组织相容性高的材料，并进行严格的生物安全性评估和测试。 自动化控制：生物人工肝系统通常采用自动化控制技术，以监测和调节系统的运行状态。自动化控制系统可以实时监测各项参数，并对血流、滤过速率、代谢物浓度等进行调节，从而确保系统的稳定和安全性。  

肝细胞体外培养系统与人体 血液循环通路连接，为急性肝衰竭等肝病患者提供体外肝脏功能支 持。基于此，我们发展了以下两种相关的关键技术：1. 体外三维肝血窦模型；2. 正交流动、三明治肝细胞生物反应器原理样机

生物人工肝作为一项具有广阔应用前景的技术，可以在以下方面发挥重要作用：   1. 临床应用：生物人工肝可以用于治疗严重肝功能衰竭患者，特别是等待肝移植的患者。它能够暂时替代患者的肝脏功能，维持身体的正常生理代谢，并为患者争取到更长的等待肝移植时间。此外，生物人工肝还可以在不适合进行肝移植的情况下，提供患者长期的代谢支持。   2. 肝病研究：生物人工肝也可以用于科学研究和药物筛选。通过模拟人体的肝脏功能，研究人员可以更好地理解肝脏在疾病发展和药物代谢中的作用。此外，生物人工肝还可以用于筛选新药物的代谢效果和副作用，从而加速药物研发过程。   3. 临床教育和培训：生物人工肝可以成为医学教育和培训的重要工具。医学生和医护人员可以通过模拟操作生物人工肝系统，学习和实践处理肝功能异常的技术和方法，提高对肝脏疾病的诊断和治疗能力。   4. 应急救援：生物人工肝还可以在灾难和意外事件中发挥重要作用。在突发情况下，当现场无法立即提供肝脏移植服务时，生物人工肝可以作为临时的肝功能支持设备，为患者提供生命必需的代谢支持。   总而言之，生物人工肝作为一项先进的技术，具有广泛的应用前景。它不仅可以为肝功能衰竭患者提供临时的肝脏功能支持，延长等待肝移植的时间，还可以促进肝病研究和药物开发，加强医学教育和培训，以及应急救援等领域的发展。随着相关技术的不断进步，生物人工肝有望在未来发挥更大的作用，造福更多的患者和医疗领域。

本团队主要负责人为龙勉研究员是国家杰出青年基金获得者、 中科院百人计划入选者、973 项目首席科学家、美国医学与生物工 程院会士（AIMBE Fellow）、国际医学与生物工程院会士（IAMBE Fellow，IAMBE）。先后兼任工程化构建与力学生物学北京市重点实 验室主任、中科院力学所生物力学与生物中心主任，世界生物力学 理事会（WCB）执委、国际生物流变学会（ISB）理事、中国力学学 会副理事长、全国生物力学专业委员会主任委员、全国生物力学暨 生物流变学专业委员会主任委员等。近五年来，聚焦于肝内免疫应 答的生物力学机制研究，自主研发了体外三维肝血窦芯片与正交流 动、三明治肝细胞生物反应器，揭示了肝血窦内白细胞募集的力学生物学耦合机制。在Nature, Nature Plants, Lab on a Chip， Biomaterials 等杂志发表论文137 篇，授权发明专利11 项。团队 成员包括研究员1人（吕守芹）、副高级5人、中级1人，具备力学物 理与生物学/医学交叉的知识背景和光机电控一体化的技术基础，具 有从事技术和工程的专业人员，形成一支科学与技术相结合、协同 攻关的交叉团队。

生物人工肝的关键技术产生了多方面的效应，包括替代肝功能、延长等待时间、促进肝脏病理研究和药物研发，以及提升临床教育和培训水平等。这些效应对于肝功能衰竭患者和医学研究领域都具有重要的意义。

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