金黄色葡萄球菌是人体常见的机会性病原体，其空气传播与呼吸系统疾病发病率增加有关。然而，气溶胶暴露对支气管上皮细胞的损伤机制和生物标志物仍不清楚。一项发表于《Environmental Pollution》的最新研究，使用CULTEX®气-液界面暴露系统，系统地评估了金黄色葡萄球菌气溶胶对16HBE细胞的毒性效应和分子机制。
超细颗粒物（Ultrafine Particles, UFPs）是指空气动力学直径小于100 nm的颗粒。由于其粒径极小，可深入呼吸系统到达肺泡区域，且比表面积大、数量浓度高，其潜在健康风险受到广泛关注。在交通运输领域，化石燃料与生物燃料的燃烧都会产生超细颗粒物，但不同燃料来源的UFP在化学成分、粒径分布和毒性效应上可能存在差异。
IT-BEST项目背景：本研究是在意大利PRIN2022资助项目“IT-BEST”（Atmospheric fate and Toxicological properties of Biofuels Emitted ultrafine particles with a SimulaTion chamber）框架下开展的，项目编号2022CH87SA。该项目的核心目标是表征生物燃料燃烧产生的超细颗粒物的形成、大气老化过程及其毒理学效应。已有文献证据表明，生物燃料虽然能减少总颗粒物质量排放，但同时会产生粒径更小、数量浓度更高的颗粒，这些颗粒可能具有更强的毒性。
本研究旨在利用大气模拟舱作为毒理学研究工具，评估化石燃料和生物燃料燃烧产生的超细颗粒物对肺泡上皮模型的毒性效应，并探究大气老化过程是否对不同燃料来源UFP的毒性产生差异性影响。
1 大气模拟舱：ChaMBRe
研究使用了名为ChaMBRe（Chamber for Aerosol Modelling and Bioaerosol Research） 的大气模拟舱。该舱室可对气溶胶的生成和老化过程进行受控条件下的模拟实验。与传统毒理学研究不同，本研究将ChaMBRe与在线暴露模块直接耦合，实现了对ALI培养的体外模型的直接气溶胶暴露。
2 超细颗粒物生成
UFP通过实验室规模的层流预混火焰产生。两种燃料条件：
3 大气老化条件
颗粒物被引入ChaMBRe后，分别经历三种不同的老化条件：
4 细胞模型
采用肺泡共培养模型：
5 暴露系统：CULtex RFS Compact
两个暴露模块连接至ChaMBRe的出口：
暴露时间：3小时
恢复期：暴露后细胞在37°C CO₂培养箱中继续孵育21小时
6 检测指标
细胞毒性：
炎症反应：
基因表达分析（qPCR）：
1 化石燃料与生物燃料的毒性比较
化石燃料（乙烯火焰）的促炎效应强于生物燃料（乙烯+乙醇混合火焰）。这表明化石燃料燃烧产生的UFP可能引发更强烈的炎症反应。
2 基因表达的差异性调控
不同燃料类型和不同老化条件下，所检测基因的表达模式存在差异性调控。具体而言：
3 老化过程的差异性影响
老化过程对不同燃料来源UFP的毒性可能产生不同的影响。即：同一种老化条件（如臭氧老化）可能增强某种燃料UFP的毒性，但对另一种燃料UFP的毒性影响不明显甚至相反。
1. 燃料类型影响毒性：化石燃料燃烧产生的UFP比生物燃料更具促炎性
2. 老化过程不可忽视：大气老化可改变UFP的毒性，且影响程度因燃料类型而异
3. 方法学创新价值：将大气模拟舱与ALI暴露模块整合，为理解UFP危害及其对健康的影响提供了跨学科的研究路径
1. 燃料转型的毒理学评估：为生物燃料替代化石燃料的健康效益评估提供了实验数据支持
2. 区分新鲜与老化颗粒：研究了大气老化对UFP毒性的调节作用，贴近真实环境暴露
3. 多维度毒理学终点：从细胞毒性、炎症、异生物质代谢到氧化应激，构建了系统评估框架
4. 设备平台整合：展示了ChaMBRe大气模拟舱与Cultex RFS Compact的联动可行性，为未来类似研究提供了技术参考
5. 政策相关性：为交通运输领域的燃料选择和排放标准制定提供毒理学依据
德伯科技作为Cultex在中国地区的技术服务合作伙伴，不仅能为国内用户提供该系统的全面技术支持，更致力于吸入暴露领域的国产化创新。我们自主研发的ACP系列细胞暴露系统（也叫细胞染毒系统），对标Cultex：
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、粉尘发生器，COPD造模，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。
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