在氣溶膠暴露實驗與納米材料研究中，如何實現微納米級顆粒的高效、精準沉積，始終是制約實驗重復性與數據可靠性的核心難題。CULTEX? EDD（Electrostatic Deposition Device）作為全球領先的電沉積解決方案，通過創新的電荷輔助沉積技術，將顆粒沉積效率提升至接近100%，重新定義了氣液界面細胞暴露系統的技術標準。

一、技術原理：電荷驅動的精準捕獲

CULTEX? EDD的核心突破在于將電場力引入氣溶膠沉積過程。系統通過流過式電暈充電器在氣溶膠顆粒表面誘導電荷，使其在進入沉積腔室時受電場力驅動，定向吸附于細胞培養表面。相較于傳統重力沉降（0.1%效率）與擴散沉積（1.8%效率），EDD技術對0.1μm顆粒的捕獲效率可達95%以上，甚至實現100%電荷化顆粒的完全沉積。

該系統采用模塊化設計，可無縫集成于CULTEX? RFS或RFS Compact暴露平臺。其核心組件包括：

1.電暈充電模塊：位于氣溶膠引導通道頂部，通過高壓電場使顆粒帶電；

2.沉積腔室：集成于底部模塊，內置6.5/12/24mm細胞培養插件或35mm培養皿適配接口；

3.智能控制單元：獨立調節電場強度（0-10kV可調），實時監測沉積參數。

二、性能優勢：效率、均勻性與兼容性的三重突破

1.超高效沉積

在香煙煙霧、PM2.5、納米顆粒等氣溶膠暴露實驗中，EDD技術可確保95%以上的顆粒定向沉積于細胞表面。例如，在CULTEX與德國聯邦環境署合作的研究中，EDD系統使柴油機尾氣顆粒在肺上皮細胞上的沉積量提升3倍，顯著提高實驗靈敏度。

2.空間均勻性

系統采用輻射狀氣溶膠分布設計，結合CFD模擬優化流道，確保每個培養腔室內的顆粒濃度偏差<5%。實驗數據顯示，在24孔板暴露實驗中，各孔位細胞沉積的納米顆粒數量標準差僅為2.3%，為劑量效應關系研究提供可靠數據支撐。

3.多場景兼容性

細胞類型兼容：支持原代細胞、共培養體系及3D細胞模型（如類器官）；

顆粒類型兼容：適用于金屬氧化物、碳基材料、生物氣溶膠等多元物質；

環境控制：集成恒溫加熱系統（37±0.5℃）與培養基流量調節（0.1-10mL/min），維持細胞生理狀態。

三、應用場景：從基礎研究到產業化的全鏈條覆蓋

1.吸入毒理學研究

在CULTEX與美國NIH合作的項目中，EDD系統被用于評估電子煙氣溶膠對肺細胞的氧化應激影響。通過精準控制尼古丁鹽顆粒的沉積劑量（0.1-10μg/cm2），實驗首次揭示了不同濃度顆粒對細胞線粒體膜電位的差異化損傷機制。

2.納米材料安全性評價

針對石墨烯、碳納米管等新興納米材料，EDD技術可實現單層細胞暴露于特定質量濃度的納米顆粒（如0.5-5μg/cm2 TiO?）。研究證實，系統沉積的納米顆粒在細胞表面形成均勻單層，避免團聚效應對毒性評估的干擾。

3.藥物遞送系統開發

在干粉吸入劑（DPI）研發中，EDD系統可模擬肺部沉積模式，優化藥物顆粒的空氣動力學直徑（1-5μm）。例如，某抗哮喘藥物通過EDD篩選出最佳粒徑配方，使藥物在肺深部的沉積率從32%提升至68%。

四、技術演進：從實驗室到產業化的創新生態

CULTEX? EDD的研發歷程體現了跨學科融合的創新路徑：

材料科學：采用耐腐蝕鈦合金電極與防靜電涂層，確保長期穩定性；

微流控技術：通過3D打印制造微米級流道，減少顆粒損失；

AI優化：集成機器學習算法，自動匹配不同顆粒的電荷化參數（如電壓/流量組合）。

目前，該系統已通過ISO 10993生物相容性認證，并被全球300余家實驗室采用，包括MIT、中科院生態中心等頂尖機構。其模塊化設計支持快速升級，例如最新推出的EDD-Pro版本可兼容96孔板，實現高通量篩選。

總結

CULTEX? EDD高效電沉積系統以電荷輔助技術為核心，通過精準控制納米顆粒的沉積行為，為氣溶膠暴露研究提供了前所未有的工具。從吸入毒理學機制解析到納米藥物開發，從環境污染物風險評估到工業材料安全性測試，EDD技術正在推動多個領域邁向更精準、更高效的未來。隨著系統與單細胞測序、高分辨率成像等技術的深度融合，其應用邊界將持續拓展，成為生命科學與材料科學交叉創新的關鍵基礎設施。