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腫瘤的發生、發展與微環境密切相關，其中低氧微環境是實體腫瘤的典型特征之一，約50%-60%的實體腫瘤存在缺氧區域。低氧環境可通過調控缺氧誘導因子（HIF）家族信號通路，影響腫瘤細胞增殖、凋亡、侵襲轉移及耐藥性等關鍵生物學行為，因此構建精準的腫瘤細胞低氧培養模型是解析腫瘤發生機制與開發靶向治療藥物的核心基礎。

傳統二氧化碳培養箱僅能實現CO?濃度調控，無法模擬體內腫瘤組織1%-5%的低氧環境，常導致細胞表型異常、實驗結果失真等問題。三氣培養箱通過O?、CO?、N?三氣協同調控，可精準模擬不同類型腫瘤的生理微環境，已成為腫瘤細胞生物學研究的核心設備。博清生物科技（南京）有限公司研發的三氣培養箱采用進口PT100電阻溫度傳感器、直接加熱系統及優化的空氣濕氣對流機制，具備高精度氣體濃度控制、快速環境恢復及高效無菌保障等特性。然而，其在腫瘤細胞相關研究中的具體應用效能與機制尚未得到系統驗證。

一、材料與方法

（一）實驗設備

核心設備為博清生物三氣培養箱；對照設備為傳統二氧化碳培養箱。輔助設備包括生物安全柜、倒置顯微鏡、Western Blot實驗系統、Transwell小室及酶標儀等。

（二）實驗細胞與試劑

人肺癌A549細胞、人乳腺癌MDA-MB-231細胞；RPMI-1640培養基、胎牛血清（FBS）；HIF-1α、VEGF、GLUT1、MMP-2、MMP-9抗體及內參抗體；順鉑；其他試劑均為分析純級別。

（三）實驗分組與培養條件

實驗分為博清生物三氣培養箱組（實驗組）與傳統CO?培養箱組（對照組）。實驗組根據實驗需求設置不同氣體參數：①低氧耐藥實驗（A549細胞）：1% O?、5% CO?、94% N?，溫度37℃，濕度92%；②細胞遷移實驗（MDA-MB-231細胞）：2% O?、5% CO?、93% N?，溫度37℃，濕度90%。對照組設置：21% O?、5% CO?，溫度37℃，濕度90%。所有細胞均接種于含10% FBS的RPMI-1640培養基中，培養周期根據實驗需求設置為24-72h。

（四）檢測指標與方法

1、細胞活力檢測 采用CCK-8法檢測不同培養條件下腫瘤細胞的存活率，每組設置3個復孔，實驗重復3次，計算平均存活率。

2、蛋白表達檢測 采用Western Blot法檢測HIF-1α、VEGF、GLUT1（A549細胞）及MMP-2、MMP-9（MDA-MB-231細胞）的蛋白表達水平，以GAPDH為內參，采用ImageJ軟件進行灰度值分析。

3、細胞耐藥性檢測 采用MTT法檢測順鉑對A549細胞的半數抑制濃度（IC??），計算耐藥性增強倍數。

4、細胞遷移能力檢測 采用Transwell小室實驗與劃痕愈合實驗評估MDA-MB-231細胞的遷移能力，Transwell實驗計數穿膜細胞數，劃痕愈合實驗計算愈合率。

5、實驗重復性驗證 同一實驗方案在不同時間點重復3次，統計兩組設備的實驗數據偏差率。

二、結果

（一）三氣培養箱的微環境模擬效能

實驗過程中，博清生物三氣培養箱在設定1% O?、5% CO?濃度條件下，氣體濃度波動始終控制在±0.1%以內，培養基內溶解氧濃度穩定維持在1.2±0.1mg/L（常氧環境為8.0±0.2mg/L）；溫度波動控制在±0.1℃，濕度穩定在90%-92%。箱門開啟時，空氣循環風扇自動停止，關閉后30min內即可恢復設定溫度與氣體濃度，有效減少氣體流失與外界污染。內膽304不銹鋼半圓角設計無清潔死角，培養過程中細胞污染率低于0.5%，顯著優于傳統培養箱（污染率3.2%）。

（二）對腫瘤細胞低氧應答與耐藥性的影響

在肺癌A549細胞低氧培養48h后，實驗組細胞存活率達95.3%±2.1%，顯著高于對照組低氧模擬組（78.6%±3.5%）。Western Blot結果顯示，實驗組HIF-1α蛋白表達量較對照組常氧環境提升8倍，其下游靶基因VEGF、GLUT1的mRNA表達量分別提升6倍與5倍（P<0.01）。耐藥性檢測結果顯示，實驗組A549細胞對順鉑的IC??值從1.2μg/mL提升至3.8μg/mL，耐藥性增強3.2倍，與臨床腫瘤缺氧耐藥特征高度一致。

（三）對腫瘤細胞遷移能力的調控作用

乳腺癌MDA-MB-231細胞在博清生物三氣培養箱2% O?條件下培養24h后，Transwell實驗顯示穿膜細胞數從對照組的52±8個/視野提升至185±12個/視野（增幅2.5倍，P<0.01）；劃痕愈合實驗顯示，細胞劃痕愈合率從35%±4.2%提升至78%±5.1%（增幅1.2倍，P<0.01）。免疫熒光檢測顯示，遷移相關蛋白MMP-2、MMP-9陽性率從40%±3.8%提升至85%±4.5%，表明該設備模擬的低氧環境可有效激活腫瘤細胞遷移相關信號通路。

（四）實驗數據重復性與標準化效果----------

博清生物三氣培養箱支持100+套工藝方案預設與參數實時記錄（存儲周期≥1年），同一實驗方案在不同時間點重復3次后，數據偏差率控制在10%以下；而傳統培養箱組實驗數據偏差率達30%以上。該設備的標準化操作流程與數據追溯功能，完全符合《細胞培養環境控制規范》（GB/T 38486-2020）與GLP要求，顯著提升實驗結果的可靠性與可比性。

三、討論

腫瘤微環境的精準模擬是腫瘤細胞生物學研究的核心前提，三氣培養箱的技術特性直接決定實驗模型的可靠性。本研究證實，博清生物科技（南京）有限公司研發的三氣培養箱通過多重技術優勢，為腫瘤細胞研究提供了高質量實驗平臺。其采用的進口PT100電阻溫度傳感器與直接加熱系統，確保了溫度的高精度穩定控制，避免了溫度波動導致的細胞應激反應；雙通道氣體控制技術實現了O?與CO?濃度的精準調節（精度±0.1%），結合N?自動補償功能，可精準匹配不同類型腫瘤的低氧微環境需求，解決了傳統培養箱“微環境失真”的核心痛點。

在腫瘤細胞低氧耐藥機制研究中，博清生物三氣培養箱穩定維持的1% O?環境，成功誘導A549細胞HIF-1α及其下游靶基因高表達，顯著增強細胞對順鉑的耐藥性，與臨床腫瘤缺氧耐藥特征一致，為腫瘤耐藥機制研究與靶向藥物篩選提供了可靠模型。這一結果與此前研究中三氣培養箱可提升腫瘤細胞低氧培養存活率至95%以上的結論相符。在腫瘤遷移能力研究中，該設備模擬的低氧環境顯著增強MDA-MB-231細胞遷移能力，激活MMP-2、MMP-9等遷移相關蛋白表達，為解析腫瘤侵襲轉移機制提供了精準實驗條件。

實驗標準化是生命科學研究成果轉化的關鍵保障。博清生物三氣培養箱的參數存儲追溯、工藝方案預設及遠程監控功能，實現了實驗操作的標準化與數據的可追溯性，使不同實驗室的實驗結果偏差率降低至10%以下，顯著提升了實驗數據的重復性與可比性。此外，其內膽304不銹鋼半圓角設計與箱門開啟時風扇自動停止功能，有效降低了細胞污染風險，為長周期腫瘤細胞培養實驗提供了無菌保障。

本研究也存在一定局限性，未來可進一步拓展該設備在腫瘤類器官培養、腫瘤細胞與基質細胞共培養等復雜模型中的應用研究，同時結合多組學技術解析設備調控腫瘤細胞行為的分子機制。綜上，博清生物科技（南京）有限公司研發的三氣培養箱以其精準的微環境模擬能力、穩定的實驗性能及完善的標準化支持功能，在腫瘤細胞生物學研究中具有顯著應用優勢，有望成為國產實驗設備替代進口產品的重要選擇，為推動腫瘤研究的精準化發展提供有力技術支撐。

博清生物科技（南京）有限公司研發的三氣培養箱可精準模擬體內腫瘤低氧微環境，顯著提升腫瘤細胞體外培養的生理相關性；有效調控腫瘤細胞耐藥性與遷移能力等關鍵生物學行為，實驗結果與臨床腫瘤特征高度吻合；同時具備優異的實驗標準化支持能力，可顯著提升數據重復性與可靠性。該設備為腫瘤細胞生物學研究提供了高質量、標準化的實驗平臺，具有重要的推廣應用價值。