一种细胞全烟气暴露装置及方法与流程

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种细胞全烟气暴露装置及方法。

背景技术：

对卷烟烟气毒理的体外评价，一直侧重于用剑桥滤片捕获颗粒相，然后用dmso洗脱或通过气泡充入细胞培养基或pbs中。培养的细胞在含有颗粒相的培养基中进行暴露。不足的是，以颗粒相为主的曝光方案没有考虑到香烟烟雾的蒸气相之间，以及颗粒和蒸气相之间的相互作用。浸入式的培养条件和基于烟气颗粒的暴露，并不能从生理上模拟人类肺细胞在主流烟气下的暴露条件。此外，以这种方式分离的烟雾可能会发生转化和化学变化，并不能代表整个烟雾气溶胶的性质。

为了应对这些挑战，研究人员开发了一种细胞全烟气暴露系统。虽然全烟气暴露系统存在很多技术上的困难，但是它能捕捉颗粒相和气相的所有联合反应，代表了一种更加精确的生理学方面的测试系统。

目前已经商品化的全烟气暴露装置有cultex®（cultex®实验室，汉诺威，德国）；和vitrocell®（vitrocell®系统，瓦尔德基希，德国）。这些系统一般都有两个主要组成部分：（1）吸烟机，用于产生，稀释和输送烟气；（2）暴露室，通常是一个存在空气-液体界面的类似于生物系统的空间。再辅以烟气稀释系统、控温系统以及培养基供应系统，就能实现气-液界面接触式全烟气的细胞暴露。这些装置能够实现气-液界面接触式全烟气的细胞暴露和细菌的全烟气暴露，进行卷烟全烟气分析及环境气体分析，但是此类暴露装置价格昂贵，连接复杂、不易操作、实验结果不稳定。

技术实现要素：

本发明提出了一种细胞全烟气暴露装置及方法，解决了现有暴露装置价格昂贵，连接复杂、不易操作、实验结果不稳定的问题。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种细胞全烟气暴露装置，包括管体，所述管体由内管及套设在内管外的外管组成，所述内管的侧壁开设有出气孔，外管上设有注液口，管体的两端分别设置有密封盖体，两密封盖体上分别设置与内管相通的进气管道和排气管道。

所述出气孔设置为两排，每排出气孔沿内管的长度方向均匀设置，两排出气孔关于内管的中心线对称设置，两排出气孔之间的圆心角为30～60°，每排出气孔中相邻的两个出气孔之间的中心间隔为0.8～1.2cm，出气孔的直径为0.8～1.2mm。

所述出气孔设置为7列，紧邻进气管道的为第一列，第一列出气孔距离进气管道端的管口2.5cm。

所述进气管道和排气管道上均设置控制阀门。

所述排气管道一端的密封盖体与管体活动连接。

所述的细胞全烟气暴露装置进行细胞全烟气暴露的方法，步骤如下：

（1）打开排气管道一端的密封盖体，将培养有细胞的半透膜装入内管内并使半透膜的外侧紧贴内管的内壁；将管体置于37℃的水浴中；

（2）通过注液口将经过预热处理至37℃的细胞培养基注入内管与外管之间的夹层至内管的中心水平线高度；

（3）稀释烟气从进气管道通入，经出气管道排出，同时烟气通过出气孔与半透膜上的细胞接触，实现对细胞的全烟气暴露处理。

本发明的有益效果是：1）本发明提供了一种结构简单、便于操作的气-液界面接触式的卷烟全烟气细胞暴露装置，使细胞能够直接暴露在烟气环境下，真实的模拟人体上呼吸道细胞在人抽烟时的反应；

2）该装置可由现有的实验用玻璃管改装吹制，吹制时，内管与外管管可收束于进排气管口，成本低廉且结构简单；利用本装置进行全烟气暴露时仅需将进排气管道与烟气稀释装置连接，即可实现细胞全烟气暴露，操作简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明暴露装置的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1的左视图。

图4是本发明暴露实验装置的使用状态示意图。

图5和图6是细胞在本发明暴露实验装置培养48h的稳定性结果。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2和图3所示的一种细胞全烟气暴露装置，包括管体1，管体1长10cm，所述管体1由内管2（管径为1.2cm）及套设在内管2外的外管3（管径为1.5cm）组成，所述内管2的底部侧壁开设有出气孔4，所述出气孔4有两排，每排出气孔4沿内管2的长度方向间隔设置，两排出气孔4关于内管2的中心线对称设置，两排出气孔4之间的圆心角为45°。出气孔4共有7列，紧邻进气管道的为第一列，第一列距离进气管道端的管口2.5cm，每排出气孔4中相邻的两个出气孔4之间的中心间隔为1cm，出气孔4的直径为1mm。外管3的侧壁上设置有注液口5，管体1的两端分别设置密封盖体6，两密封盖体6上分别设置与内管连通的进气管道7和排气管道8，所述进气管道7和排气管道8上均设置控制阀门9，可以控制气流的进出，设置排气管道8的密封盖体6与管体1之间活动连接。

使用时，将装置与现有技术中的烟气稀释装置9（吸烟机）进行连通，同时将本发明的装置通过支架10置于水浴锅11中以保证实验时的外界环境温度，具体见图4所示。

利用所述的细胞全烟气暴露装置进行细胞全烟气暴露的方法，包括以下步骤：

1）打开密封盖体，将半透膜带有细胞一侧向内卷起，装入管体1的内管2并使半透膜的外侧紧贴内管2内壁；将该装置置于37℃的水浴中；

2）通过注液口5将经过预热处理至37℃的细胞培养基注入内管2与外管3之间的夹层至内管2的中心水平线高度；

3）稀释烟气从进气管道通入，经出气管道排出，同时烟气通过出气孔与半透膜上的细胞接触，实现对细胞的全烟气暴露处理。

在其他实施例中，只要满足两排出气孔之间的圆心角为30～60°，每排出气孔中相邻的两个出气孔之间的中心间隔为0.8～1.2cm，出气孔的直径为0.8～1.2mm均可，实验证实，出气孔过小时，会导致培养基供应不足；过大时会导致培养基过量供应，覆盖细胞，影响暴露效果，因此出气孔的直径为0.8～1.2mm效果最好。

效果实验：稳定性试验

为验证本发明装置的稳定性，具体采用以下方法：将培养有细胞的半透膜在本装置中继续培养，培养48h后，用中性红染色，在光学倒置显微镜下观察，两次实验的结果如图1和图2所示。

从图1和图2中可以看出，该装置能够很好的维持细胞的生长，而且两次实验中，细胞的分布及数量都很稳定，表明该装置本身不会对实验结果产生重大影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。