在现代毒理学、药理学、吸入制剂开发以及环境健康研究中，气液界面细胞暴露系统（Air-Liquid Interface, ALI System）已成为核心技术之一。它能够在体外精确模拟人体肺部对气体、气溶胶（如雾霾、电子烟）、纳米颗粒及药物的暴露过程，极大提升了实验的真实性与可重复性。
然而，ALI系统同时也是一个复杂且高度定制化的系统性工程，涉及气溶胶物理、流体力学、生物反应控制及数据监测等多领域技术。因此，在选型时需要综合考虑研究目的、预算、样品通量、操作便利性以及售后服务等多重因素。

一、气液界面暴露系统的选型要点：暴露物质的类型：是对诸如气体/挥发性有机物（VOC）、颗粒物/纳米颗粒、还是复杂混合物（如香烟/发动机废气/火灾烟气）或者是几种不同物质的联合暴露，比如使用广泛应用的臭氧和颗粒物混合气溶胶联合对气液界面细胞进行暴露？不同暴露物质可能需要不同的发生、监测以及气溶胶输送方式。

1. 剂量控制与监测：是否需要实时浓度/粒径/沉积量监测？是否做电荷辅助沉积（electrostatic deposition）和沉积定量检测？电荷辅助沉积会影响气溶胶沉积效而沉积定量检测能够获得在线实时的沉积数据（虽然该数据不能作为真实沉积量）。
2. 细胞小室（inserts）兼容性与通量：需要同时暴露多少孔（6、9、12、24孔）？是否要兼容市售品牌的小室（如Falcon®、Corning®）？选择通量可能将直接影响实验规模与采购成本。
3. 气溶胶发生与输送方式：使用喷嘴雾化还是振动雾化？干粉直接发生还是预处理发生？香烟烟气是采用全自动香烟发生器还是半自动香烟发生器？挥发性有机物（VOC）是采用直接加热发生挥发性发生？燃烧烟气是采用什么物质燃烧？有无预处理（分级、去除大颗粒、稀释）模块？不同系统在传输损失与粒径分布上有差异，价格也可能差别很大。
4. 生理条件控制：温度、相对湿度、气体成分（CO₂/氧）、培养基供应方式。
5. 操作与维护：不同系统操作方式上往往差别很大，同样系统维护，诸如清洗，灭菌，更换耗材等也有很大差别。
6. 预算与扩展性：初期预算和长期扩展预算。

二、主流仪器类型：目前市场上商品化的气液界面细胞暴露系统主要分两类，即经典的独立通道暴露和多孔板式系统，两者主要区别是对每个通道的气流是否进行独立控制。
1. 所谓独立通道暴露，即所有细胞小室具有独立的进气和排气结构，主要是通过暴露模块顶部加热气溶胶引导模块，引导模块上设有喇叭喷嘴，每个喷嘴可以给底部的细胞小室提供独立的进气和排气。该技术的具有以下主要特点：
1.1.在细胞气液界面的气相层有持续流动气流（如下图1,三个独立气路模式图，图2，气液界面流动气溶胶），由于具有独立的进气排气结构作为技术支撑，细胞气相层能够直接暴露在持续流动气流环境内，更类似于生物体内呼吸道持续稳定的气体流动和气体交换。和无气流的气液界面暴露比较，这一技术的优势非常明显，如气体交换更快，颗粒物等气溶胶沉积更高效，细胞表面有一定机械剪切力和气流应激等等，更适合污染物暴露、药物递送及呼吸道防御机制研究等。
1.2.可实现高精度暴露：通过对每个小室的进气/排气流量精确控制，可以实现高精度的暴露剂量，如CULTEX  RFS，CULTEX RFS compact以及Databiosci的ACP6，ACP16等型号的产品通过高精度质量流量控制器（MFC）的使用，可以实现每个通道气流流量精度达到0.5%的高精度气液界面细胞暴露系统。
1.3.提供360°的温度控制：从结构上看独立通道暴露最明显的区别是具有精密的气溶胶引导结构，而不是小室顶部是巨大的空旷环境，所以通过对气溶胶引导模块进行精密控温既可以实现小室位置是360℃温控。这一结构最明显的优势是可以对进入细胞小室内暴露的气溶胶进行预加热，更真实模拟呼吸道对吸入体内气体的预加热。
1.4. 同等条件下细胞损伤更小：独立暴露通道内持续流动的气流是通过从排气口抽气作用下持续从气溶胶入口出抽吸进来，由于这种方式在气液界面位置流动的气体流是横向的，对细胞的剪切力更小，细胞非剂量损伤更小。另外由于气溶胶引导模块的复杂结构可以对引入的确认进行一定的预冷凝，预团聚，最终到达细胞表面的气溶胶更均一稳定。
2. 多孔板式暴露：所谓多孔板暴露，即所有细胞小室被放置在一个简易的暴露舱内，顶部没有气溶胶引导模块，通常具有一个振动式雾化头（Aerogen），雾化后的气溶胶通过自然沉降作用沉积到细胞小室内细胞表面，实现快速，短暂的简易暴露（如下图3，简易气液界面细胞暴露系统图）。具有一下几个特点：
2.1. 在细胞气液界面的气相层没有持续流动的气溶胶，细胞始终处于一个静态气溶胶环境中，无法模拟体内呼吸道持续通气的状态。
2.2. 由于所有细胞小室处于一个空旷暴露舱底部，暴露剂量完全取决于气溶胶在底部沉积量，因位置不同沉积量差别较大，所以所有细胞小室暴露剂量的均一性较差，无法实现高精度的剂量暴露。
2.3. 细胞小室直接暴露在雾化气溶胶环境中，中间没有办法对气溶胶进行预加热预处理，所以暴露在细胞表面的气溶胶的低温应激效应较大，且由于雾化时会有大雾滴的团聚冷凝，更多的细胞表面会被液体覆盖，液滴覆盖的细胞失去了气液界面暴露真实效应。

3. 主要的三个气液界面细胞暴露系统品牌介绍（代表：Vitrocell，Cultex，Databiosci）主要原理：细胞培养在细胞小室底膜上（如Transwell），底膜是半通透的，暴露时，小室被放置在暴露模块中，小室底部有培养液持续通过渗透作用给底膜上细胞提供营养，受试气溶胶从底膜上方持续流过，如此细胞底部处于液体环境中，上部处于持续通气环境中，形成所谓气液界面暴露。这是最经典和广泛使用的设计。
3.1 Cultex是该技术最早进行商品化的品牌，并陆续推出非常经典并被广泛应用的线性气液界面暴露系统CULTEX(CC,CG,B)，径向结构气液界面暴露系统(RFS,RFS compact)等，其中线性气液界面暴露系统CULTEX(CC,CG,B)由于通道间暴露剂量计粒径分布重复性不高已经被停售，目前在售的主要是RFS,RFS compact两个型号，其中RFS通过水域提供稳定的温度，可支持的小室尺寸和类型非常全面，从6孔板到24孔板的各种市售品牌小室都可以兼容，最大支持3个细胞小室。RFS compact由于结构更紧凑，仅支持12孔板和24孔板的市售小室，最大支持6个细胞小室（6个小室可以分成两组气路，对照组和实验组可以同时进行）。在气溶胶发生和输送上，Cultex还专门开发了用于气液界面细胞暴露的细颗粒物粉尘发生器DG，该发生器通过精密的电气控制以及对气溶胶预分层沉降输出的气溶胶粒径分布更均已，浓度更加稳定，其他类型发生器采用兼容其他品牌实现。在剂量控制上，Cultex提供可以与暴露模块RFS/RFS compact兼容的电沉积装置，能有效提高细颗粒物在气液界面细胞上沉积的效率，最高可达95%。操作维护，Cultex采用独立模块，占地空间小，便于维护，其核心结构可以高温高压灭菌。价格，Cultex径向结构复杂，制造成本非常大，加之每通道独立控制，配置顶级精度的流量控制器决定了其价格相对较高。

3.2 Vitrocell主要使用的是Cultex线性气液界面暴露系统（多孔板系统下文有述），在Cultex弃用的线性气液界面暴露系统基础上，Vitrocell通过改进加工工艺，扩大通道数量，扩展配套设备等方法推出典型的Flow4，CF系列（通道数可以支持3，4，6，12，24）以及更大通量的实验的高通量的工作站（支持48甚至是96通道）。在兼容小室上，仅Flow4与48通道可以支持6孔板小室，其他产品仅支持12孔板与24孔板。在气溶胶发生，Vitrocell香烟烟气发生器（全自动/手动）已被广泛应用于细胞暴露，其他类型发生器采用兼容其他品牌实现。在剂量控制上Vitrocell提供电沉积和QCM微天平方案可以实现。另外，Vitrocell还配有诸如气溶胶分配系统，这是由于Vitrocell采用的是Cultex的线性气路结构，在气溶胶进入暴露模块后通往每个小室的气路长短，弯曲程度等是完全不同的，暴露重复性较差，所以Vitrocell试图通过分配系统加以解决。操作维护，Vitrocell采用独立模块，占地空间小，便于维护，其核心结构可以高温高压灭菌。价格，Vitrocell采用线性结构较简单，制造成本非常较低，加之采用多通道共用流量控制器，所以其价格相对较低（与Cultex比较，其48通道的高通量暴露系统使用的精密流量控制器与Cultex6通道系统相同）。

3.3 Databiosci采用了径向对称气路和阵列气路两种结构，通道数上单独径向气路模块最大可以支持16通道，阵列气路可以支持24通道。由于Cultex在通道数上最大仅支持6通道，即使是基础科研领域也无法满足相当部分用户需求，所以Databisoc16通道气液界面暴露系统（ACP16）可以满足基础科研领域对暴露重复性的高要求和细胞小室通道数的需求。Databiosci的阵列气路最高可以支持24通道（HHA24），但于Cultex经典线性气路结构相比较，阵列是结构小室分布虽然仍然是阵列式的但气溶胶引导模块采用了新型的同源二型独立引导气路结构，即气溶胶入口仍然从顶部唯一入口进入，每个小室的气溶胶引导气路不共用，只是阵列不同位置采用了两种不同长度与角度的进气引导管，在通道间重复性上比完全径向结构有略微差距，但相比完全阵列式公用引导气路，Databiosci的阵列结构通道间重复性有较大的提高。与Cultex  RFS compact类似，Databiosci所有高通量的型号都支持把小室可以分成两组甚至更多组气路，对照组和实验组（甚至式多浓度组）可以同时进行在兼容小室上，Databiosci的ACP3支持6，12，24三种孔板，其余仅支持12孔板和24孔板。在气溶胶发生和输送上，Databiosci提供气体/挥发性有机物（VOC）气溶胶发生器（EVG60）、颗粒物/纳米颗粒(DG208系列)、香烟烟气发生器（CSR300,AGS，SCG），液体雾化发生器（LGC）等各种常规气溶胶发生装置，以及生物质燃烧发生器等。在剂量控制上Databiosci提供电沉积和QCM微天平方案可以实现。操作维护，Databiosci采用独立模块，占地空间小，便于维护，其核心结构可以高温高压灭菌。价格，Databiosci无论是径向结构还是阵列复杂，制造成本非常大，加之每通道独立控制，配置高精度的流量控制器决定了其价格相对也较高。 

综上可见，独立通道暴露的气液界面细胞暴露系统在选型时，在明确几个选型要点后，需要对暴露重复性，通道数，气溶胶发生器和剂量控制，价格等因素进行重点了解和调研，在较低通道（小于6）要求时Cultex和Databiosci暴露重复性更好，但价格偏高，同时，在对Cultex和Databiosci相比较，Databiosci国内品牌价格相对更低且技术服务更及时。在高通量（大于6通道）时，Vitrocell和Databiosci分别采用不同的技术路线决定其价格成本差距交大，Databiosci的每通道间实验重复性更高，但单一模块内最多只能提供24通道系统，Vitrocell可以提供最多98通道。所以不同实验需求可以根据实际预算选择不同品牌和型号。