可吸入物质体外细胞暴露技术解决方案

慧荣和

2020/03/13 15:57

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（一）替代试验方法受到国际关注

现代呼吸系统毒理学虽然仍以动物实验为主要方法，但随着科技的发展和3R原则的推广，非动物学实验方法，尤其是体外检测技术，被广泛的应用到呼吸系统毒性机制的研究中。NTP（美国国家毒理学规划署）和ECVAM（欧洲替代方法验证中心）均提出建立可吸入物质体外试验方法对于吸入毒理学研究的发展具有重要意义。相对于传统的应用动物进行整体或口鼻式吸入染毒方法，人肺细胞体外吸入染毒在呼吸系统中毒机制研究中因具有影响因素少，易于控制暴露条件，染毒周期短等动物试验所不具有的优势，为人类了解可吸入物质对呼吸系统的有害效应及预测其对人类健康的影响提供了一种重要的工具。尤其是近年来新兴的人肺细胞直接暴露可吸入物质体外试验方法已经被国外同行初步应用。

（二）气-液界面（ALI）暴露技术

该技术利用多孔膜培养，结合可吸入物质在人体呼吸道内的沉积机制，即冲击、沉降和扩散，使用喇叭结构模拟可吸入物质在人体呼吸道的沉积过程，直接将人呼吸道上皮细胞暴露于可吸入气溶胶等物质，避免了传统细胞培养液对吸入物质染毒过程的干扰，同时又能够使可吸入气溶胶与细胞顶部接触面积的最大化，而且对于气态、液态和固态气溶胶均适合。

气液界面（Air-liquid Interface）原理图

（三）细胞（ALI）暴露系统

公司体外暴露系统是首都科技平台科学仪器资助项目的重要成果，已获得10多项专利，并具有以下技术优势：①使用气液界面技术（Air-liquid Interface），模拟人体呼吸道与受试物暴露情况，屏蔽传统方法中媒介的干扰；②可提供3孔、6孔和12孔暴露单元，满足不同试验的需求；最多可同时完成3个浓度9孔平行样暴露③特有气流分配技术保证每个暴露单元获得均一稳定的气溶胶；③配备有QCM检测设备，可实时监测细胞暴露剂量；④精确的流量控制系统，气溶胶流量在0-50ml/min可调，调节精度1.5%，确保实验结果准确可靠；⑤可配备微量气溶胶发生器，节省实验样品的同时，保证了受试样品理化特性的一致性，有效提高实验效率。

慧荣和气液界面暴露系统结构示意图

公司细胞体外暴露系统已被军事医学科学院、中国辐射防护研究院、中国疾控预防控制中心、中国医学科学院药物研究所、郑州烟草研究院等几十家单位采购，广泛应用于各种可吸入化学物质与人体健康交互作用的研究，包括农药、化学品和消毒产品的毒性评价、汽车尾气对呼吸系统健康效应的研究、药物研发、室内空气健康评价研究、电子烟和卷烟烟气减害效应研究、纳米材料健康效应研究等，填补了国际市场空白。

（四）部分发表文献：

The use of a 0.20 μm particulate matter filter decreases cytotoxicity in lung epithelialcells following air-liquid interface exposure to motorcycle exhaust（2017）.

Genotoxicityevaluation of carbon monoxide and1, 3-butadiene using a new joint technology —the in vitro γH2AX HCS assay combined with air-liquid interface system. （2019）