玉研全身暴露系统 | 便捷、高效、可靠的实验动物暴露染毒给药系统——为毒理学与药理学研究提供强大支持
2024-05-29195在毒理学与药效学研究的广阔领域中，雾化给药凭借其独特的给药方式，为药物对呼吸系统潜在毒性的评估提供了前所未有的精准视角。由于药物直接作用于呼吸道和肺部，雾化给药能够模拟真实疾病状态下的药物暴露情况，从而精确评估药物对呼吸系统的长期或短期影响。更重要的是，雾化给药还能与其他给药方式如口服药物或注射给药相结合，为治疗效果的全面、综合评估提供了可能。
在动物造模方面，雾化给药更是展现出其独特的价值。通过精确模拟人类呼吸系统疾病的发病机制和药物作用过程，研究人员得以在动物模型中模拟人类呼吸系统疾病的病理生理变化，从而准确评估药物在疾病状态下的治疗效果和安全性。这种建模方式不仅有助于研究人员更深入地理解疾病的本质和药物的作用机制，更为药物的临床应用提供了坚实的理论基础和实验支持。
玉研仪器的全身暴露染毒系统，正是基于气溶胶雾化给药原理设计的一款先进实验设备，采用动态循环暴露染毒的设计理念，搭配气溶胶发生系统，为毒理学、药效学和药代动力学研究、动物建模等实验提供了简单、高效、稳定且高性价比的解决方案。其实验结果已被广泛认可为各种药物、分子、颗粒物等毒性评价的重要指标，为药物的研发和优化提供了有力的技术支持。
气溶胶染毒：
系统能够将液体药物、固态粉状药物、香烟烟雾和气态化学物转化为液体气溶胶、粉尘气溶胶、香烟烟雾或化学气体，通过实验动物的呼吸系统进行染毒或给药，同时保持药物的原有性质；
慢性或亚慢性染毒研究：
允许实验动物自由暴露于气溶胶环境中，模拟呼吸系统疾病的发展过程，适用于慢性或亚慢性吸入毒理学和吸入病理学研究；
药物检测和环境毒物研究：
适用于小动物的长时间诱导麻醉、药物喷剂型药效检测以及模拟环境毒物的实验，具有教学和科研双重用途。
高通量建模&给药：
单个暴露箱能够同时对多只动物进行建模，提高实验效率和一致性；
自由活动设计：
动物在实验中可以自由活动，符合疾病自然发展规律；
气溶胶吸入式给药：
首过消除效应低，例如使用ova致敏时，雾化方式建模所需时间比腹部注射方式短；
一体化控制仪：
具备定时器功能、雾化参数设定以及0-5LPM的持续供风系统；
持续供风与环境控制：
能够长时间为箱体内的动物提供新鲜空气，同时保持箱体内的温度和稳定二氧化碳含量；
多种雾化器选择：
提供不同雾化粒径的雾化器，如0.4um、2.2um、2.5um、3.1um、3.5um等，以适应不同的实验需求；
药物类型广泛：
适用于溶液、粉尘、香烟烟雾、尼古丁溶液等多种药物类型；
系统扩展性：
系统可以扩展多个通道，具有高性价比，适合用于药物筛选、安全评价等大规模实验。
近日，华南理工大学生物医学工程学院毛成琼教授课题组，在国际著名生物材料期刊Acta Biomaterialia发表了题为Immunometabolic reprogramming of macrophages with inhalable CRISPR/Cas9 nanotherapeutics for acute lung injury intervention的研究论文。该论文研究了一种靶向肺巨噬细胞的可吸入CRISPR/Cas9基因编辑系统，旨在调节葡萄糖代谢以缓解急性肺损伤（ALI）。该研究强调了免疫细胞代谢在炎症中的作用，巨噬细胞葡萄糖代谢的变化以及肺水肿和炎症的显著减少证明了这一点。此外，观察到支气管肺泡灌洗液中巨噬细胞极化和细胞因子水平的改变皆表明了潜在的治疗意义。这些发现不仅为ALI治疗提供了见解，还有助于理解炎症性疾病中的免疫细胞代谢。
急性肺损伤（ALI）是一种以快速发作的肺部炎症为特征的严重呼吸系统疾病。ALI发病机制的核心是巨噬细胞功能障碍，其特征是促炎细胞因子过多和代谢活性向糖酵解的转变。该研究强调了糖代谢在炎症条件下免疫细胞功能中的重要作用，并确定了己糖激酶2 （HK2）是巨噬细胞代谢和炎症的关键调节因子。鉴于HK2抑制剂的局限性，研究者提出了精确下调HK2的CRISPR/Cas9系统。研究者开发了一种可雾化的核壳脂质体纳米平台（CSNs），与CaP复合，用于有效的药物装载，靶向肺巨噬细胞。且合成了多种CSNs来封装基于mRNA的CRISPR/Cas9系统（mCas9/gHK2），并在体外和体内的基因和蛋白水平上检测了它们的基因编辑效率。CSN-mCas9/gHK2治疗显示巨噬细胞糖酵解和炎症显著减少。在LPS诱导的ALI小鼠模型中，吸入CSN-mCas9/gHK2减轻了促炎肿瘤微环境和肺部糖代谢重编程，为ALI预防和治疗提供了一种方向。这项研究强调了将CRISPR/Cas9基因编辑与吸入给药系统相结合，开发了用于有效的局部肺部疾病治疗的潜力，强调了靶向基因调节和代谢重编程在控制ALI中的重要性。
吸入治疗采用上海玉研科学仪器的全身暴露系统（型号S - 5003M, Yuyan Instruments, Shanghai），气溶胶雾化器通过医用级导管连接到暴露箱体内。在每次实验中，6只未麻醉的小鼠以10 L/min的气流速率暴露于气溶胶中25分钟。为了进行体内生物分布研究，在7 mL PBS中制备DiR-或Rhod -b标记的DOPS封装在的 cap复合的CSNs（核壳脂质体纳米平台）中用于雾化。为达到实验目的，在7 mL PBS中加入200 μg mCas9和100 μg grna的CSNDOPS-mCas9/gHK2，同样进行雾化处理。
ALI中观察到的肺通透性增强可能潜在地增强了纳米药物通过肺内途径的被动靶向递送。本研究通过气管内给药LPS建立双肺炎症模型。随后，ALI小鼠暴露于室内雾化器装置产生的CSN-DiR气溶胶中。生成的气溶胶颗粒的空气动力学直径中位数约为2.4μm，几何标准偏差为1.25，属于肺深部沉积的理想尺寸范围。研究者发现吸入的CSN-DIR在肺中完全积累，如暴露后48小时的IVIS图像所示（图1a和b）。流式细胞术分析发现，肺泡巨噬细胞（AMs）是捕获CSNs的主要细胞类型，而不是树突状细胞（DCs）。在目前的方案下，在5ml PBS中吸入CSN-mCas9/gRNAs（200μg mCas9）25分钟，估计在小鼠肺部沉积约1μg mCas9。
图1
研究者进一步研究了雾化吸入CSNmCas9/gHK2前药对LPS诱导的ALI模型的抗炎作用，这是一种有效的给肺治疗方法（图2a）。通过使用上海玉研科学仪器的全身暴露系统在LPS诱导8 h后进一步检测处理小鼠的肺湿干比（W/D），LPS处理小鼠的肺湿干比明显高于PBS处理小鼠。然而，吸入CSN-mCas9/gHK2组的W/D比明显低于LPS组（图2b）。如图6c所示，结果显示LPS+PBS处理小鼠的蛋白质浓度显著升高，随后在给药CSN-mCas9/gHK2后逐渐降低。
图2
ALI的发病机制涉及血管炎症和中性粒细胞驱动的炎症反应。由活化的巨噬细胞引发的中性粒细胞流入肺部，对ALI的严重程度和进展至关重要。该研究表明，BALF中总中性粒细胞计数显著下降，突出了CSN-mCas9/gHK2在缓解ALI方面的有效治疗作用。与LPS组相比，0.4 mg/kg CSN-mCas9/gHK2组的治疗效果最为显著（图3f＆g）。
图3
研究表明，CSNmCas9/gHK2是一种很有前景的ALI治疗方法，利用靶向基因编辑来调节免疫细胞代谢和炎症。
上海玉研仪器的全身暴露系统在评估CSNmCas9/gHK2治疗急性肺损伤（ALI）的实验中发挥了关键作用。该系统通过雾化给药技术，将CSNmCas9/gHK2送达肺部，增强了其治疗肺部疾病的适用性，展示了作为一种局部、有效、安全的治疗方法的潜力。在推进ALI治疗及其他炎症性肺部疾病的治疗研究中具有重要意义。
上海玉研仪器公司的口鼻暴露系统主要是用于动物肺部疾病研究方面，由气溶胶发生器、口鼻暴露塔、废气处理装置等组成。
口鼻暴露系统可在模拟吸入气溶胶的过程基础上开展生命科学相关科研工作，适合对各类实验动物进行口鼻部给药、口鼻部吸入式暴露的实验，系统气密性好，暴露浓度均一，适合使用液体气溶胶、粉尘气溶胶、纳米颗粒气溶胶、烟气等可吸入物的口鼻吸入染毒实验。可保证同一实验组动物吸入染毒剂量的一致性；实现气溶胶在线浓度检测和样品实时在线采用。同时可减少人工提高工作效率，提高实验数据的准确性和重现性。
直接作用于目标部位，提高药物评估准确性：
口鼻暴露系统能确保药物直接作用于呼吸道和肺部，这种给药方式在呼吸系统疾病的研究中尤为重要。药物直接作用于目标部位，不仅提高了药物的生物利用度，还减少了药物在全身其他系统的分布，从而降低了非目标部位的副作用风险。这使得研究人员能够更准确地评估药物在呼吸系统疾病中的治疗效果和安全性；
系统适用性强，满足不同实验需求：
该系统具备多种型号和灵活的配置选项，以适应不同实验需求。从小型动物如小鼠、大鼠，到大型动物如兔子、犬等，都可以找到适合的型号进行口鼻暴露实验。此外，系统还可以根据实验需求进行个性化配置，如添加气溶胶浓度检测装置、颗粒监测装置等，以提供更全面的实验数据支持；
先进的雾化技术和气溶胶发生器：
口鼻暴露系统采用了先进的雾化技术和气溶胶发生器，确保药物以极细的雾化颗粒形式进入动物体内。这种细化的药物颗粒能够更深入地渗透到呼吸道和肺部组织，提高药物的局部浓度，从而增强治疗效果。同时，系统还具备循环换气功能，确保实验环境的稳定和舒适，降低对实验动物的应激反应。
此套系统主要应用于呼吸疾病基础研究，可测试各种不同的物质，如药物，大气污染物，PM2.5，有机物质，工业卫生，农业化学品等。可进行急性染毒、慢性染毒等多种气体染毒实验。广泛应用于呼吸性疾病造模、药物药效评价、药物安全评价、吸入式毒理研究、环境安全评价、PM2.5研究、化学品和农药安全评价、放射性物质危害评估、军事医学、航天医学等领域。
玉研仪器肺部雾化给药装置(Microsprayer Aerosolizer)也称作气管内雾化给药装置，是专门为小鼠、大鼠、豚鼠等小动物设计，可精确进行气管内雾化给药的装置。可将定量液体通过集成在不锈钢毛细插管中的气溶胶雾化微喷头雾化，毛细插管可深入动物至支气管分叉处，实现气管内定量雾化成气溶胶给药。相较于传统口服或注射给药，药物可直接作用于肺部，适用于肺部生理、病理、药理学研究，按给药的状态不同还可分为液体给药以及干粉给药。
先进的液体雾化技术：通过精密设计和高效操作机制，90%药物雾化直径＜30μm（液体），迅速且均匀地将液体药物转化为微小雾状颗粒，可均匀分布于大小鼠肺部组织中。
提高药物利用率和实验准确性：
气管内直接给药，无首关消除，药物全身效应小，确保药物直接且均匀地覆盖目标细胞、组织或样本，实现局部或系统疾病的治疗；
精确控制给药量：
微量精确给药，最小药物用量25μL（液体），保证实验中每次给药的一致性和准确性，确保实验的重复性；
多种药物类型：
可用于溶液、小细胞悬浮液、均质悬浊液、粘度较低的乳浊液、干粉等给药；
设计与材料：
采用优质材料制造，确保给药过程的安全性和稳定性；
操作简便：
易于清洗和维护，降低实验人员的工作负担。
1991年11月在韩国汉城举行的APEC第三届部长级会议，通过了《汉城宣言》，正式确立APEC的宗旨和目标为“相互依存，共同利益，坚持开放的多边贸易体制和减少区域贸易壁垒”。
评估药物疗效：
适用于评估药物对肺部疾病（如哮喘、慢性阻塞性肺病）的疗效和安全性；
模拟肺部疾病：
通过直接雾化药物进入肺部，模拟人类肺部疾病的发生和发展过程；
动物模型制作和呼吸功能检测：
广泛应用于相关实验，为疾病预防和治疗提供参考。
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成立于2010年，是集研发、生产、销售于一体的高新技术企业，专业服务于基础医学、生命科学领域，为国内科研人员提供先进的研究设备、技术手段和专业服务。
玉研仪器以专业的服务团队为依托，审慎的科研态度为标准，不懈努力，打造专注实验仪器供货及服务体系。目前公司产品主要围绕动物科研范畴，涵盖生理学、药理学、毒理学、神经科学等多个领域。更多产品信息，欢迎来电咨询021-35183767。
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