。所述细胞在位于 Transwell?杯的底部处的可渗透薄膜上被培养并且由一薄层的灌注液灌注，所述薄层的 灌注液以被选择为类似于气道粘膜的血液循环的构造的方式被泵送到灌注液托盘在可渗 透薄膜下方的间隙中。图2进一步示出位于暴露帽中央的出口管道（108)，所述暴露帽具有 在模型材料上方的限定高度处的出口孔，在此由细胞覆盖薄膜（115)表示。在操作中，气溶 胶被引入通过进口管道（107)的切向进口孔并且在中空的暴露帽中向下旋转位于内壁和 在中央且对称放置的出口管道（108)之间。旋转速度由气溶胶进口流量，进口孔的直径和 出口孔和模型材料之间的高度，控制。具有气溶胶的均匀的流动剪切速率和浓度的流动现 在将分配在模型材料上方用于暴露，漏斗状的流动将产生在出口孔的方向上。
[0045] 图3示出具有内部主体（120)的暴露帽（106)的特定的实施例的横截面视图。暴 露帽（106)被插入到使活细胞培养在所述薄膜（115)上的细胞培养容器（100)中。暴露 帽在该插入位置暴露期间保护细胞容器内壁以便最小化和控制气溶胶输送损失。暴露帽 (106)设置有用于气溶胶的进口管道（107)，该进口管道具有切向定位的进口孔和布置在 内部主体（120)中央且对称布置的轴向延伸的出口管道（108)。环形管（122)允许在内部主 体（120)和暴露帽的内壁之间，用于向下的气溶胶输送。内部主体（120)朝向由薄膜（115) 的细胞表示的模型材料轴向延伸以允许一环形缝隙（124)。内部主体（120)的下部部分具 有从周边延伸到出口管道（108)的位于中央的进口孔（128)的漏斗状的空腔或凹陷（126)。 图3所示的实施例示出环形主体（122)如何在漏斗状的延伸部130中延伸，所述延伸部朝 向内壁延伸以允许环形缝隙（124)。通过配置漏斗状的延伸部和尺寸环形管（124)基本上 窄于所述环形管，在气溶胶中的浓度梯度可被避免或抵消，并且气溶胶的均质的暴露可被 建立。通过如此配置的暴露帽，受控的和延伸的向下旋转流动可在气溶胶朝向所述暴露区 域和薄膜（115)轴向地向下输送之前在所述暴露的上部部分中被建立。
[0046] 在图3的布置的操作中，气溶胶通过进口管道（107)的切向定位的孔被引入，因此 向下旋转的气溶胶流动在环形管（122)中被获得如所述的到所述环形缝隙（124)并且在气 溶胶暴露期间沿着细胞培养物分配。剩余的气溶胶从所述细胞培养物通过空腔（126)被输 送走并且进入到被连接到传统的流动产生设备（未示出）的出口管道（108)中。如此描述 的实施例允许气溶胶沿着模型材料的表面的均匀的流动剪切速率，提供气溶胶粒子到培养 细胞的均匀且受控的沉积从而实现在早前讨论中概述的本发明的许多优点。
[0047] 图3还示出附连到带插入的灌注帽（106)的细胞培养容器（110)的灌注托盘 (111)。图4示意性地示出具有径向相对的进口和出口（112，113)和充当灌注流分配器的 两个居间的脊或挡板（119,119'）的灌注托盘（111)。灌注托盘用于使设置有的设备用于 附连和密封到细胞培养容器，因此大约0. 2毫米的间隙被提供在所述托盘和可渗透薄膜之 间。如前所解释的，灌注托盘可容纳在加热块中。在操作中，系统的模型材料（例如细胞） 与所述灌注流体接触。灌注流体流过灌注托盘，以便促进溶解和吸收到来源于所述模型材 料中的粒子的溶质的循环血中。灌注流将接收溶解或代谢的试剂，并且通过模型材料和薄 膜扩散并且被输送走用于后来的分析。灌注流体通常适于以类似于粘膜中具有高的更新 速率的自然血流的方式与所述模型材料相互作用。典型地，这会相当于在12毫米直径的 容器中的0. 4ml/min量级的流量。更具体地说，灌注流体应当是与所述模型材料相容的生 理上可接受的流体。灌注液对插入薄膜的压力可优选地这样进行调整：通过从所述插入件 (inserts)调节灌注液出口管的水平以至于实现合适的压头，该压头具有作用于插入薄膜 的负的或正的静压分量。然后这对防止在管出口处的小滴形成是重要的，因为在复现的液 滴中的灌注液表面张力将引起对插入薄膜的波动的压力。
[0048] 所描述的系统可有利地适合于同时提供受控的暴露到具有模型材料的多个容器， 例如具有细胞的培养容器。所述容器可是传统类型的，具有模型材料，例如在薄膜上的细胞 培养物。暴露帽优选地适合于在气溶胶暴露期间覆盖除了模型材料薄膜之外的所述容器的 整个内部。有利地，在通过试验物质的暴露中，在移除暴露帽之后用溶剂冲洗所述模型容器 将仅恢复（recover)模型保持的物质。所述系统通过在每个容器中建立相似或基本相同的 暴露状况将很好地提供可靠的状况。为了建立可靠的控制系统，其中转子流量计或质量流 量调节器控制并监视来自于暴露帽的出口管道中的流量并且从而将用来控制来自于暴露 流动管线的分支的进口流，因此每个模型材料（细胞培养物）获得相似的暴露状况。
[0049] 本发明的系统对当物质的细胞保留部分不能被测量时估计或预知气溶胶的沉积 剂量，或者对用分离的细胞或另一模型材料进行进一步的药物动力学建模，是同样有用的。 具有相似模型材料的模仿容器那么可以与研宄容器一致地使用以估计气溶胶的沉积的剂 量。
[0050] 实施例的一个优点是所需要的试验化合物例如在药物成分中的活性物质的量较 小。例如，小于1毫克的试验化合物足以同时暴露三个单元，每个单元分别包括12毫米的 小室。因此，本发明允许筛分候选药物或其他有关的物质的改进的方法。
[0051] 进一步地，本发明的受控的暴露使得可以容易控制系统中的质量平衡；即，气溶胶 的沉积的剂量被计算为在模型材料例如细胞中的剩余物质和灌注液的累积量的总和。因为 仅材料容器的模型材料表面被暴露到试验的气溶胶，材料保持物质的正确的分馏物可被获 得，即使真个模型容器在分析溶剂中被冲洗。
[0052] 另一个优点是模型材料连续地提供有新鲜的介质，即，灌注液流体，在那里使用的 包含从气溶胶粒子吸收的或代谢的试验物质的灌注液流体被收集和分析。
[0053] 进一步的优点是气溶胶可均匀分配到多个培养容器中，优选地同时三个培养容器 (SD+/-15% ) 〇
[0054] 气溶胶与模型材料的相互作用会是由于物理化学性能例如粒子沉积密度，粒子尺 寸，溶解和吸收率，或生化性质例如新陈代谢或其他的影响。
[0055] 在本发明的上下文中，沉积的模型材料可以是培养细胞，例如分离的初级细胞，优 选地分离的上皮细胞和可能地内皮细胞或其他相关的来自于呼吸道的细胞类型。
[0056] 合适的细胞可以是分离的初级细胞，优选地分离的上皮的初级细胞或慢性阻塞性 肺病（COPD)细胞或从遭受哮喘的人分离的细胞，它还可以是细胞系，例如549细胞，优选地 上皮细胞源并且它还可以是分离的干细胞，优选地将区分成上皮细胞类型或任何类型的合 适细胞的干细胞。在一个实施例中，细胞源自于呼吸道，更优选地来源于肺部细胞的分离的 细胞。在另一实施例中，所述细胞与另一细胞类型即喂养细胞是共同培养的。
[0057] 细胞培养容器可包括在模型薄膜的一侧或两侧上的一层或若干层细胞，或在悬浮 液中培养的细胞。
[0058] 培养的细胞还可以是共同培养物，例如与内皮细胞共同培养以类似于分别具有内 部和外部的器官的壁的上皮细胞。
[0059] 有利地，当基于候选药物与类似于空气-血-屏障的模型材料相互作用的性质筛 分候选药物时可使用所述系统。第一，粉末状的一剂候选药物被雾化并且所述系统适合于 确定沉积在所述材料容器中的预计剂量（Mdep)。第二，粉状药物的预计沉积现在可用于运 行所述系统以将模型材料暴露到相同的气溶胶，用于确定候选药物与模型材料在希望的剂 量的水平如何相互作用。在其他术语中，在模型材料中预期的剂量的确定，允许在当仅较少 量的试验材料和较少的模型材料容器是可用的时所述系统可以最优化的暴露时间和其他 的操作状况在