AlveoliX AX12：革新肺部炎症与吸入药研发的黄金体

会呼吸的肺泡芯片｜AlveoliX AX12

呼吸系统新药临床失败率常年高居榜首，动物模型与人肺生理差异巨大、静态细胞培养缺少呼吸力学与免疫交互，研发成本居高不下。来自瑞士 AlveoliX 的 AX12 动态肺泡器官芯片，全球***集成呼吸拉伸 + 气液界面 ALI + 定量雾化给药一体化方案，复刻人体肺泡气血屏障，为肺部炎症建模、***药物筛选、气溶胶毒理提供更贴合人体的体外替代工具，完美契合 3R 动物实验替代原则。

一、痛点直击：传统肺部研究为何总 “失真”？

1. 静态 2D 培养无呼吸力学：人体肺泡每分钟节律伸缩，静态平板完全缺失机械刺激，无法模拟呼吸机损伤、细胞因子风暴下屏障破损真实病理；

2. 缺少完整免疫微环境：肺泡巨噬细胞是炎症启动**，单上皮培养对 LPS 等刺激几乎无炎症响应，药效数据完全不可靠；

3. 无法模拟真实雾化给药：吸入制剂直接浸没给药，完全偏离气溶胶沉积、肺局部暴露真实给药路径；

4. 动物模型人源相关性差：啮齿类肺泡结构、TLR 受体通路与人差异***，大量动物有效药物临床折戟，实验周期长、成本高昂、伦理受限。

AX12 系统正是为解决以上全部痛点而生，一篇发表于《Bioengineering & Translational Medicine》的**研究，完整验证了该芯片在急性肺损伤、细胞因子风暴、雾化***药评价三大疾病模型的稳定应用能力

二、三大标准化疾病模型：***药物评价完整工具箱

模型 1：LPS 诱导急性肺损伤（液体浸没 LCC 体系）模拟场景：细菌内***诱发肺炎、ARDS 早期炎症反应

· 刺激物：0.5μg/mL 大肠杆菌 LPS；

· 检测终点：IL-6、TNF-α 促炎因子分泌；

· 药物验证：雾化 / 液相布地奈德（BUD）可***抑制炎症因子释放；

· 关键结论：拉伸不影响 LPS 介导巨噬细胞炎症通路，适合快速批量初筛***候选分子。

模型 2：ALI 气液界面雾化 LPS 炎症模型模拟场景：吸入式病原体、雾化***药临床给药评价

· **优势：国内***可实现芯片顶端直接气溶胶给药商用系统；

· 检测指标：趋化因子 IL-8；

· 应用价值：完美匹配吸入粉雾剂、雾化液、肺部纳米递送制剂药效评估，解决传统体外无法模拟吸入暴露的短板。

模型 3：TNFα+IFNγ 细胞因子风暴模型模拟场景：**重症、重度 ARDS、免疫介导肺泡屏障坏死

· **发现：呼吸拉伸是该模型成立的必要条件！静态培养几乎无屏障损伤，拉伸环境下 48h *** TEER 下降，完美复刻临床上皮屏障崩溃；

· 药效判定指标：TEER 屏障恢复程度；

· 临床转化价值：***可体外重现 “细胞因子风暴 + 呼吸力学协同损伤” 模型，用于重症肺病***、屏障保护药物深度评价。

三、AX12 **硬件：复刻人体真实肺泡微环境整套系统组成

整套系统组成

· AX12 芯片板：96 孔兼容规格，单块含 12 个**肺泡单元，搭载3.5μm 超薄弹性多孔仿生膜，精细复刻 1-2μm 人体气血屏障厚度，可同时接种肺泡上皮（Arlo / 原代 hAEpC）+ 分化 THP-1 巨噬细胞共培养。

· AXBreather 拉伸控制器：提供生理级循环负压拉伸，模拟人体 12 次 / 分钟呼吸、8% 线性应变，实现肺泡三维周期性扩张松弛，区分静态 / 动态两组对照。

· AXExchanger 换液 / 检测单元：兼容 TEER 跨上皮电阻实时检测、基底侧取样，快速量化上皮屏障完整性。

· AX Dock将AX12 与AX Breather 和AX Exchanger 连接。系统附带两个AX Dock 装置：一个安装在培养箱中，另一个放置在细胞培养罩内。 AX12 放置在AX Dock 内部以形成气密密封，确保适当的气动功能。

四大***技术壁垒

1.动态呼吸仿生拉伸静态培养下 Arlo 上皮 TEER 电阻偏高，偏离人体生理；持续循环拉伸可将屏障电阻下调至原代人肺泡细胞（hAEpC）水平，同时诱导紧密连接 Occludin、肌动蛋白细胞骨架重塑，复现呼吸机相关肺损伤（VILI）力学损伤机制。长期 RNA 测序证实：拉伸不会引发细胞转录组剧烈波动，*调控蛋白翻译后功能，和人体长期呼吸稳态高度一致。

2.气液界面 ALI 共培养体系上皮细胞长至完整屏障后转入气液界面，顶端暴露空气、基底侧通培养液；巨噬细胞定植于上皮表层，复刻体内肺泡巨噬巡逻防御结构。共聚焦成像清晰可见巨噬细胞均匀分布在上皮单层上方，细胞间紧密接触，还原气血屏障免疫交互微环境。วน

3.标准化雾化定量给药区别于液体浸泡给药，Cloud AX12 可直接向 ALI 细胞层雾化刺激剂 / 药物，精细换算沉积剂量：雾化 LPS 等效液体 0.5μg/mL 浓度、雾化布地奈德沉积量匹配临床吸入给药剂量，静态 / 拉伸条件下均可稳定检测 IL-8 趋化因子释放，用于吸入***药药效评价。

4.多维度定量检测体系一套芯片同步实现 4 类**读数：

· 细胞因子（IL-6、IL-8、TNF-α）：反映炎症释放水平；

· TEER 电阻 + FluNa 荧光素渗透系数：定量上皮屏障破损程度；

· 实时凋亡荧光检测：评估炎症 / 拉伸带来的细胞损伤；共聚焦免疫荧光、RNA 测序：机制深度解析

四、应用场景全梳理

��基础科研方向1. 肺泡力学 - 免疫交互机制、呼吸拉伸调控屏障通路研究；

2. 巨噬细胞 - 上皮细胞炎症互作、细胞因子风暴病理机制；

3. 肺部病毒、细菌***体外模型构建。

��药企药物研发1. 吸入糖皮质***、靶向***小分子药效筛选；

2. 雾化制剂、干粉吸入剂沉积效率与***效果评价；

3. 急性肺损伤、ARDS、慢阻肺候选药物临床前验证；

4. 药物肺毒性、吸入颗粒物安全毒理评估。

总结

器官芯片正在重构呼吸药物研发范式，而 AlveoliX AX12 是目前全球为数不多同时实现动态呼吸 + 气液界面雾化 + 免疫共培养一体化的商用肺泡芯片平台。它跳出静态细胞与异种动物的局限，在体外搭建贴近人类肺部炎症病理微环境，既能快速完成药物初筛，也可深度解析肺病分子机制，大幅降低临床前研发成本与动物使用量。

无论药企吸入制剂研发、高校呼吸基础科研、环境毒理安全评价，AX12 都能提供标准化、可重复、高转化价值的人源肺泡体外模型。

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