告别动物实验！Cloud α AX12：全球首款联动仿生呼吸肺芯片的气溶胶吸入一体化平台

吸入药物研发屡屡碰壁、纳米颗粒物毒理预测失真、动物实验成本高昂还深陷伦理争议…… 全球呼吸药理学、吸入毒理领域研究者正迫切等待一套


人源化、动态仿生、精准雾化


的体外替代方案。由瑞士 AlveoliX 与德国 VITROCELL 联合研发的


VITROCELL® Cloud Alpha AX12


，将可动态呼吸的 AX12 肺泡芯片与高精度气溶胶云暴露舱无缝融合，2023 年发表于《Frontiers in Pharmacol》的权威研究证实：它是全球首个可在远端肺泡仿生微环境中模拟类原位气溶胶递送的多路吸入平台，彻底填补传统体外模型无法同步还原「气液界面 + 生理呼吸拉伸 + 真实雾化沉积」的技术空白。

一、行业痛点：传统体外模型为何测不准肺部吸入效应？

在开展吸入药物、空气污染物、消毒化学品肺部评估时，现有方案存在三大致命短板：

1.


静态 2D/Transwell 模型脱离生理


无周期性呼吸拉伸、缺乏完整气血屏障多细胞结构，仅靠液体滴加给药，气溶胶吸收速率仅为体内 1/12，屏障损伤、炎症反应数据与临床偏差极大。

2.


动物实验局限性突出


大小鼠肺部解剖、细胞分型与人类差异巨大；吸入给药耗材成本可达口服 30 倍；欧美、加拿大已出台法案逐步限制动物吸入试验，FDA、欧盟大力推行 3R 替代方案。

3.


雾化设备与肺芯片无法联动


传统气溶胶暴露系统仅适配静态培养，不能模拟肺泡随呼吸周期性形变；而单纯肺芯片缺少标准化雾化给药模块，难以复现真实吸入暴露场景。

Cloud α AX12 的诞生，一次性解决上述全部难题，实现


动态呼吸 + 气液界面 ALI + 原位气溶胶递送


三位一体体外仿生。

二、硬核双技术融合：AlveoliX 呼吸芯片 × VITROCELL 云雾化系统

（一）AlveoliX AX12 会 “自主呼吸” 的人源肺泡芯片

1.


超薄仿生气血屏障


3.5μm 多孔弹性膜，完美复刻人体肺泡基底膜；支持单培养、双共培养、三细胞共培养（肺泡上皮 AT1/AT2 + 巨噬细胞 dTHP-1 + 肺微血管内皮 HLMVEC），完整还原远端肺泡 - 毛细血管交互微环境；上呼吸道可采用 Calu3 支气管细胞建模。

2.


生理性三维周期性拉伸（CS）


负压驱动隔膜形变，8% 线性应变、0.2Hz 人体呼吸频率，模拟真实肺部舒张收缩；研究证实：ALI+CS 联合条件下，细胞对纳米颗粒、有毒化学品的屏障损伤、炎症敏感度是静态培养 2 倍以上。

3.


成熟人源细胞体系


配套永生化肺泡上皮 iAECs、原代人肺泡 hAEpCs 两套细胞，原代模型作为体外 “金标准”，细胞系适配高通量初筛，结果可相互验证。

（二）VITROCELL Cloud α 高精度气溶胶暴露舱

1.


振动网状雾化，雾滴均匀可控


压电振动网生成微米级气溶胶云雾，悬浮液 / 溶液均可雾化，完美适配纳米颗粒、吸入激素、消毒化学品等各类受试物。

2.


集成 QCM 石英晶体微天平，实时精准剂量


舱内原位 QCM 传感器实时记录细胞表面沉积质量，沉积量理论 / 实测误差仅 15%，芯片孔内剂量均匀度波动≤8.5%，远低于行业 15% 合格阈值，数据重复性拉满。

3.


全自动化恒温暴露舱


37℃密闭温控舱，雾化后静置 5–6 分钟完成自然沉降；一体化触控主机，雾化体积、输出速率、沉降流程一键设定，兼容 100–500μL 多种给药体积。

4.


多路高通量设计


单台设备可同时加载 2 块 AX12 芯片，同步开展对照 / 给药分组实验，大幅缩短筛选周期。

（三）二者无缝联动：真正模拟人体 “吸入全过程”

芯片持续动态呼吸拉伸的同时，气溶胶从顶端气道方向均匀沉降在气液界面细胞表面，完全复刻人体经呼吸道吸入、颗粒物直达远端肺泡的体内暴露路径，区别于所有仅能静态雾化的传统设备。

三、三大权威概念验证模型，覆盖全赛道科研需求

发表于 Frontiers Pharmacol 的核心研究通过三类经典受试物，完整验证平台科研价值，覆盖纳米毒理、环境化学品毒性、吸入抗炎药物三大方向：

模型 1：TiO₂/ZnO 纳米颗粒职业吸入损伤模型

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模拟场景：工业纳米粉尘、环境超细颗粒物长期吸入

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核心现象：ALI+CS 联合条件下，纳米颗粒显著破坏 ZO-1 紧密连接、大幅提升 LDH 细胞毒性、ROS 活性氧爆发，IL6、TNFα、ICAM1 炎症基因显著上调；三细胞共培养同时观察上皮、巨噬、内皮多层级炎症激活。

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应用：纳米材料安全评估、PM2.5 肺部损伤机制、职业暴露风险筛查。

模型 2：PHMG 聚六亚甲基胍化学肺纤维化模型

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模拟场景：加湿器消毒剂、工业胍类消毒剂吸入中毒（韩国加湿器致死同款毒物）

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核心现象：雾化 PHMG 快速摧毁肺泡屏障，诱导上皮间质转化 EM，M1/M2 巨噬细胞同步激活，内皮屏障标志物 CD31 下调、血管损伤标志物 vWF 升高，可稳定复现肺纤维化早期病理特征。

•


应用：环境化学品毒理、消毒剂安全评价、间质性肺病机制研究。

模型 3：丙酸氟替卡松（FL）吸入抗炎药效评价模型

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模拟场景：COPD、哮喘吸入糖皮质激素药物筛选

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核心现象：PHMG 损伤后雾化 FL 呈剂量依赖性缓解炎症，下调 MUC1 损伤标志物、IL6/IL8 炎症因子，抑制 α-SMA 间质转化蛋白，直观量化吸入药物体内等效抗炎疗效。

•


应用：吸入粉雾 / 雾化液药效筛选、呼吸道抗炎新药临床前评价。

四、平台核心五大不可替代优势

1.


生理真实性行业顶尖


全球唯一同步实现「气液界面 ALI+3D 呼吸拉伸 + 顶端原位气溶胶雾化」一体化商用平台，动态仿生环境让体外数据与体内相关性大幅提升。

2.


多梯度细胞模型全覆盖


支持支气管 Calu3、肺泡单培养、上皮 + 巨噬共培养、上皮 / 巨噬 / 内皮三细胞共培养、原代人肺泡细胞 5 类模型，适配上、下呼吸道全维度研究。

3.


精准定量，数据可标准化


内置 QCM 实时剂量监测，消除雾化沉积误差，满足药企、毒理实验室监管级数据溯源需求，已完成 7 家实验室跨平台标准化验证。

4.


符合全球动物替代政策


完美契合 FDA 新型替代方法计划、欧盟淘汰动物实验路线图、加拿大 S-5 法案，大幅降低动物使用成本与伦理风险，助力申报资料加分。

5.


操作简便，高通量高效


一体化触控操作系统，芯片装卸、雾化、TER 屏障检测流程简化；单批次可同时设置多浓度、多对照，大幅缩短吸入药物初筛周期。

五、


全场景落地，覆盖呼吸领域全赛道

✅ 吸入制剂研发（雾化液、干粉吸入剂、肺部纳米递送药）

✅ 环境空气污染物（PM、金属纳米颗粒、工业气溶胶）毒理学

✅ 消费化学品、消毒剂、消杀产品肺部安全评估

✅ COPD、哮喘、肺纤维化、急性肺损伤（ARDS）疾病机制

✅ 肺部炎症、巨噬免疫交互、上皮 - 间质转化（EMT）基础研究

✅ 医疗器械、吸入辅料呼吸道刺激性测试

六、结语：体外吸入毒理与新药研发的全新范式

长久以来，吸入领域科研受制于模型失真、动物受限，而 Cloud α AX12 通过瑞士、德国两大顶尖厂商技术融合，把 “会呼吸的人源肺泡” 和 “真实人体吸入雾化场景” 搬进实验室。无需大量动物、无需低效静态浸液给药、无需担忧剂量偏差，用更人道、更高效、更贴近人体的体外模型，解锁肺部吸入毒性与吸入药物研发新可能。未来，随着器官芯片逐步纳入全球药品、化学品监管评价体系，Cloud α AX12 将成为呼吸药理、吸入毒理实验室的标配核心平台。

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