氣-液界面暴露自動控制系統(tǒng)是一種為體外模擬人體呼吸道細胞在氣液交界狀態(tài)下的生理反應而設計的精密技術平臺，廣泛應用于吸入毒理學、藥物研發(fā)、環(huán)境健康及新煙草研究等領域。以下從系統(tǒng)原理、核心優(yōu)勢、技術參數(shù)及應用領域四個方面進行詳細介紹：

一、系統(tǒng)原理

氣-液界面暴露自動控制系統(tǒng)通過高精度控制氣體流量、溫度、濕度及培養(yǎng)基供給，模擬呼吸道細胞在自然環(huán)境中的暴露條件。系統(tǒng)采用徑向對稱分布氣路設計，確保每個暴露通道的氣溶膠流量、溫度控制重復性極高。同時，每個通道配備獨立稀釋入口，可通過高精度稀釋空氣實現(xiàn)靈活的多濃度分組實驗。系統(tǒng)內(nèi)置高精度電加熱模塊與濕度傳感器，通過PID算法實現(xiàn)37℃±0.2℃恒溫控制及≥95%相對濕度維持，模擬呼吸道黏膜的濕潤環(huán)境。

二、核心優(yōu)勢

1.高通量設計：系統(tǒng)支持16個獨立暴露單元，可同時進行多組平行實驗，大幅提升實驗效率。例如，在研究不同濃度氣溶膠對細胞的影響時，系統(tǒng)可分2-5組實現(xiàn)5個濃度梯度實驗和對照組實驗。

2.高精度控制：所有通道單獨配備高精度質量流量控制器，確保各通道氣溶膠濃度一致性優(yōu)于±5%。同時，系統(tǒng)支持超微量培養(yǎng)液取樣口，實驗過程中可實時超微量取樣（100微升），便于對培養(yǎng)液進行動態(tài)分析。

3.全自動控制：系統(tǒng)通過軟件全自動控制氣液界面暴露條件，并可對整體實驗方案進行保存并選用。主要界面包括氣密性自動檢測、培養(yǎng)基自動加注、過量培養(yǎng)基自控抽排、實驗程序編輯及自動清洗等。此外，系統(tǒng)支持各種氣溶膠發(fā)生器控制軟件的嵌入，實現(xiàn)一套軟件對暴露和氣溶膠發(fā)生的控制。

4.模塊化擴展：系統(tǒng)支持擴展QCM微天平模塊及CO?自動控制通道，為長時間氣液界面暴露提供5%CO?條件，滿足更復雜的實驗需求。

三、技術參數(shù)

以德伯科技ACP16系統(tǒng)為例，其主要技術參數(shù)如下：

應用范圍：滿足細胞體外的良好培養(yǎng)并進行氣態(tài)、顆粒物（超細顆粒物及納米顆粒）、液態(tài)以及復雜化合物混合態(tài)物質在氣-液界面進行暴露（含病毒）。

通道數(shù)：16個徑向結構設計，適用于Falcon或Transwell12孔板或24孔板規(guī)格的細胞培養(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℃。

相對濕度：≥95%，內(nèi)置全自動控制濕度。

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、應用領域

1.吸入毒理學研究：評估氣溶膠對上皮細胞、巨噬細胞等的急慢性影響。例如，研究PM2.5顆粒物吸入染毒實驗、煤、礦等環(huán)境微顆粒物吸入毒理實驗等。

2.新煙草與電子霧化產(chǎn)品評價：定量研究顆粒物沉積與細胞應答。例如，研究電子煙氣溶膠對呼吸道細胞的毒性效應及轉錄組效應。

3.空氣污染與環(huán)境健康研究：模擬PM2.5、納米顆粒等對呼吸道細胞的作用。例如，研究工業(yè)廢氣、交通尾氣等污染暴露的細胞模型研究。

4.藥物吸入制劑研發(fā)：評估霧化藥物在氣道上皮的遞送與細胞反應機制。例如，研究布地奈德吸入劑在氣道上皮的滲透效率與細胞活性變化。