氣-液界面暴露自動(dòng)控制系統(tǒng)是一種為體外模擬人體呼吸道細(xì)胞在氣液交界狀態(tài)下的生理反應(yīng)而設(shè)計(jì)的精密技術(shù)平臺(tái)，廣泛應(yīng)用于吸入毒理學(xué)、藥物研發(fā)、環(huán)境健康及新煙草研究等領(lǐng)域。以下從系統(tǒng)原理、核心優(yōu)勢(shì)、技術(shù)參數(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域四個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)介紹：
一、系統(tǒng)原理
氣-液界面暴露自動(dòng)控制系統(tǒng)通過高精度控制氣體流量、溫度、濕度及培養(yǎng)基供給，模擬呼吸道細(xì)胞在自然環(huán)境中的暴露條件。系統(tǒng)采用徑向?qū)ΨQ分布?xì)饴吩O(shè)計(jì)，確保每個(gè)暴露通道的氣溶膠流量、溫度控制重復(fù)性極高。同時(shí)，每個(gè)通道配備獨(dú)立稀釋入口，可通過高精度稀釋空氣實(shí)現(xiàn)靈活的多濃度分組實(shí)驗(yàn)。系統(tǒng)內(nèi)置高精度電加熱模塊與濕度傳感器，通過PID算法實(shí)現(xiàn)37℃±0.2℃恒溫控制及≥95%相對(duì)濕度維持，模擬呼吸道黏膜的濕潤(rùn)環(huán)境。
二、核心優(yōu)勢(shì)
1.高通量設(shè)計(jì)：系統(tǒng)支持16個(gè)獨(dú)立暴露單元，可同時(shí)進(jìn)行多組平行實(shí)驗(yàn)，大幅提升實(shí)驗(yàn)效率。例如，在研究不同濃度氣溶膠對(duì)細(xì)胞的影響時(shí)，系統(tǒng)可分2-5組實(shí)現(xiàn)5個(gè)濃度梯度實(shí)驗(yàn)和對(duì)照組實(shí)驗(yàn)。
2.高精度控制：所有通道單獨(dú)配備高精度質(zhì)量流量控制器，確保各通道氣溶膠濃度一致性優(yōu)于±5%。同時(shí)，系統(tǒng)支持超微量培養(yǎng)液取樣口，實(shí)驗(yàn)過程中可實(shí)時(shí)超微量取樣（100微升），便于對(duì)培養(yǎng)液進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。
3.全自動(dòng)控制：系統(tǒng)通過軟件全自動(dòng)控制氣液界面暴露條件，并可對(duì)整體實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行保存并選用。主要界面包括氣密性自動(dòng)檢測(cè)、培養(yǎng)基自動(dòng)加注、過量培養(yǎng)基自控抽排、實(shí)驗(yàn)程序編輯及自動(dòng)清洗等。此外，系統(tǒng)支持各種氣溶膠發(fā)生器控制軟件的嵌入，實(shí)現(xiàn)一套軟件對(duì)暴露和氣溶膠發(fā)生的控制。
4.模塊化擴(kuò)展：系統(tǒng)支持?jǐn)U展QCM微天平模塊及CO?自動(dòng)控制通道，為長(zhǎng)時(shí)間氣液界面暴露提供5%CO?條件，滿足更復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)需求。
三、技術(shù)參數(shù)
以德伯科技ACP16系統(tǒng)為例，其主要技術(shù)參數(shù)如下：
應(yīng)用范圍：滿足細(xì)胞體外的良好培養(yǎng)并進(jìn)行氣態(tài)、顆粒物（超細(xì)顆粒物及納米顆粒）、液態(tài)以及復(fù)雜化合物混合態(tài)物質(zhì)在氣-液界面進(jìn)行暴露（含病毒）。
通道數(shù)：16個(gè)徑向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，適用于Falcon或Transwell12孔板或24孔板規(guī)格的細(xì)胞培養(yǎng)小室。
溫控范圍：集成式360度電加熱恒溫系統(tǒng)，溫度恒定為37℃，溫控精度≤0.2℃。
相對(duì)濕度：≥95%，內(nèi)置全自動(dòng)控制濕度。
氣溶膠流量：流量范圍0-30ml/min，≤±1.5%F.S。
稀釋空氣流量：流量范圍0-30ml/min，≤±1.5%F.S。
培養(yǎng)基流量控制：0-10mL/min。
廢氣處理：99.99%（@0.3微米）。
四、應(yīng)用領(lǐng)域
1.吸入毒理學(xué)研究：評(píng)估氣溶膠對(duì)上皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等的急慢性影響。例如，研究PM2.5顆粒物吸入染毒實(shí)驗(yàn)、煤、礦等環(huán)境微顆粒物吸入毒理實(shí)驗(yàn)等。
2.新煙草與電子霧化產(chǎn)品評(píng)價(jià)：定量研究顆粒物沉積與細(xì)胞應(yīng)答。例如，研究電子煙氣溶膠對(duì)呼吸道細(xì)胞的毒性效應(yīng)及轉(zhuǎn)錄組效應(yīng)。
3.空氣污染與環(huán)境健康研究：模擬PM2.5、納米顆粒等對(duì)呼吸道細(xì)胞的作用。例如，研究工業(yè)廢氣、交通尾氣等污染暴露的細(xì)胞模型研究。
4.藥物吸入制劑研發(fā)：評(píng)估霧化藥物在氣道上皮的遞送與細(xì)胞反應(yīng)機(jī)制。例如，研究布地奈德吸入劑在氣道上皮的滲透效率與細(xì)胞活性變化。
