在同一项研究中,同时使用两套不同的气液界面暴露系统,分别承担不同的实验任务——这为设备选型提供了罕见的“头对头”对比数据。法国团队的研究不仅验证了共培养模型的稳健性,也揭示了不同暴露系统的技术特点和适用场景。
法国国家工业环境与风险研究所的团队在开发A549/Ci-hAELVi共培养模型时,面临一个现实问题:实验室拥有两套气液界面暴露系统——一台是购置超过10年的VitroCell® 6 PT-CF模块,一台是新近购置的CULTEX® RFS径向流系统。
研究团队没有简单二选一,而是巧妙地将两套系统用于不同实验阶段:

这一“双系统”设计,为气液界面暴露设备的选型提供了极其珍贵的真实对比数据。

2.1 系统概述
VitroCell® 6 PT-CF模块是气液界面暴露领域的经典设备,本研究使用的版本已运行超过10年。它是一个多通道的静态暴露系统,适用于中等时间的细胞暴露实验。

2.2 在本研究中的应用
承担任务:共培养模型的基础表征
暴露条件:
关键数据产出:
2.3 系统特点
根据文献描述,可归纳VitroCell®系统的技术特点:

2.4 研究中的表现
24小时暴露实验中,VitroCell®系统表现出色:
3.1 系统概述
CULTEX® RFS是Cultex Technology GmbH开发的径向流暴露系统,其设计特点是由中央一个进气入口然后径向分流经各个小室通道,气流在小室内垂直向下流向细胞表面。本研究用它来执行更严苛的实验任务。

3.2 在本研究中的应用
承担任务一:长时间暴露验证
承担任务二:阳性对照毒性测试
暴露条件:
关键数据产出:
3.3 系统特点
根据文献描述,可归纳CULTEX® RFS的技术特点:

3.4 研究中的表现
CULTEX® RFS在三个关键维度上展现了优势:
1. 长时间稳定性
72小时连续暴露后,细胞仍保持:
2. 气溶胶暴露能力
成功将ZnO气溶胶以恒定浓度暴露于细胞24小时,并观察到剂量依赖性的生物学效应。这表明系统能够:
3. 数据可重复性
研究进行了3次独立实验,每次使用9个insert(3个insert/模块 × 3模块),数据一致性良好,证明了系统的可靠性。

4.1 核心参数对比

4.2 关键数据对比


4.3 VitroCell® vs CULTEX® RFS 汇总
1. Cultex(德国,ALI 技术开创者)
核心结构:径向辐射流(RFS/RFS compact),气溶胶从中心向四周360° 径向扩散到细胞表面。
气路设计:独立通道 + 高精度 MFC(质量流量控制器),每孔流量精度可达 0.5%。
小室兼容:RFS 支持 6/12/24 孔 全规格 Transwell;RFS compact 支持 12/24 孔,最多 6 孔并行(可分两组对照 / 处理)。
温度控制:全模块水浴控温 37℃(RFS compact可提供电加热恒温控制),细胞环境更稳定。
优势:沉积均匀性、剂量重复性、颗粒物(PM / 纳米颗粒)沉积效率极高(配合电沉积可达 95%)。
适配 A549/Ci‑hAELVi:对屏障完整、分化敏感的共培养体系,暴露应力更温和、数据更稳。
2. Vitrocell(德国)
核心结构:线性 “喇叭口” 直接喷射,气溶胶经喇叭喷嘴垂直定向吹向细胞表面。
气路设计:独立负压抽吸 + 动态稀释,气流速度、暴露时间精准可控。
小室兼容:主流 12/24 孔 Transwell,适配 Greiner ThinCerts、Corning Costar 等。
温度控制:模块内置加热,37℃ 恒温。
优势:气流速度快、暴露响应快、适合气体 / 挥发性物质、高通量并行。
适配 A549/Ci‑hAELVi:适合快速毒理筛选、气体 / 烟雾暴露,但对脆弱的共培养屏障需优化气流参数,每孔暴露精度和通道间的重复性稍差。
5.1 文献为选型提供的5条建议
建议1:明确实验需求,再选设备

建议2:长时间暴露能力正在成为“刚需”
随着研究从急性毒性向慢性效应延伸,72小时甚至更长的暴露时间将成为标准配置。选择设备时需为未来研究留出余量。
建议3:气溶胶暴露能力是分水岭
本研究中,只有CULTEX® RFS被用于ZnO气溶胶暴露。如果研究涉及真实环境颗粒物、纳米材料、香烟烟雾等,气溶胶暴露能力是必备条件。
建议4:系统可重复性比单项指标更重要
两套系统都产出了可重复的数据,说明只要方法学严谨,不同系统都能获得可靠结果。应优先选择有大量文献支持的、被广泛验证的系统。

5.3 成本效益分析
从文献中可以间接推断:
长远来看:如果实验室计划在吸入毒理学领域持续深耕,投资一套功能全面的长时间暴露系统,可以避免未来因设备限制而无法开展某些研究的困境。
法国团队的这项研究,无意中进行了一场气液界面暴露系统的“同台竞技”。VitroCell®和CULTEX® RFS各自完成了自己的任务,共同支持了一个新共培养模型的开发和验证。
对于正在或计划开展吸入毒理学研究的实验室,这篇文献提供了宝贵的选型参考:
【研究设备:德伯科技的国产化解决方案】
本研究的细胞暴露部分,同时使用了VitroCell® 6 PT-CF模块和CULTEX® RFS径向流系统。其中CULTEX® RFS系统因其长时间稳定运行能力,被成功用于72小时暴露和ZnO气溶胶毒性验证,证明了其在慢性毒性研究中的价值。其核心技术参数包括:径向流设计确保各暴露通道间气溶胶分布高度均一,腔室间变异系数≤5%;温度控制精度37±0.1℃;湿度控制≥95%;支持长时间连续运行。
德伯科技是CULTEX中国技术服务中心,其自主研发的ACP系列气液界面细胞暴露系统,是CULTEX细胞暴露系统的国产替代方案:

德伯科技力求为国内科研人员在动物吸入毒理领域、香烟发生器、粉尘颗粒物发生器,体外细胞染毒等领域研究,提供从标准化工具到定制化方案的全方位支持。欢迎就具体的技术需求或实验设计与我们进一步交流。
参考文献
Alunni A, Simonin O, Barbier G, et al. A549 and Ci-hAELVi cell lines coculture as a new human alveolar epithelium model for air-liquid interface exposure. Toxicology in Vitro, 2026; 112:106200.
