全烟气暴露下的体外毒理学研究，对卷烟烟气危害性评价及其毒性作用机制研究具有重要意义。本文结合微流控技术，在芯片上构建气液界面，模拟人体肺部细胞暴露在烟气环境中的实际状态，实现了芯片上烟气细胞毒性及氧化应激作用的原位高通量检测。主要研究内容如下所示：　　一、微流控凝胶气液界面烟气暴露芯片的构建　　研究构建了一种“三明治结构”气液界面细胞培养和烟气暴露芯片，上层为烟气暴露层，中间层为凝胶细胞培养阵列层，下层为液体管道层。　　上层芯片采用激光雕刻技术制得芯片模板，再由聚二甲基硅氧烷（PDMS）倒模而成。该层利用气体的自由扩散形成气体梯度，CO2和溴百里酚蓝酸碱指示剂表征结果证实上层芯片的不同通道中可形成良好的气体梯度，线性方程为：y=32.85x-30.55，R2=0.9936。　　中间层芯片首先使用激光雕刻机雕刻聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）板得到孔阵列芯片，然后使用凝胶进行细胞装载。由于具有较好的机械稳定性和渗透性，凝胶可以为细胞生长提供稳定的生长环境，凝胶和溶液之间的快速交换，保证了细胞生长所需要的营养和细胞代谢废物的及时排出。使用该凝胶气液界面芯片，连续培养细胞48 h，通过AO-EB荧光染色发现细胞存活率在95％以上，证实该芯片可用于细胞的长期培养。　　下层芯片利用光刻技术制得芯片模板，再由聚二甲基硅氧烷（PDMS）倒模而成。基于芯片的“圣诞树结构”管道，液体相互扩散混合可形成液体梯度，超纯水和红色液体进行的梯度表征结果证实下层芯片不同通道中可形成良好的液体梯度，线性方程为：y=34.02x-36.43，R2=0.9929。　　二、芯片上烟气暴露与细胞毒性检测　　利用构建的微流控凝胶气液界面烟气暴露芯片，以肺腺癌细胞A549为模型，开展了不同气、液梯度条件下的细胞毒性研究。研究结果表明：1）细胞存活率随烟气流速和暴露时间的增加而降低；在流速为20 mL/min，暴露时间为20 min的条件下，细胞存活率在芯片的不同通道中呈梯度变化，由95%降到65%，即细胞存活率与烟气呈剂量-效应关系；2）细胞存活率随下层 H2O2暴露浓度和暴露时间的增加而降低；在H2O2浓度为50 mM，刺激时间为2 h的条件下，细胞存活率在芯片的不同通道中呈梯度变化，由95%降到70%，即细胞存活率与H2O2呈剂量-效应关系。该研究结果进一步证实了构建的气液界面细胞培养和烟气暴露芯片可实现气、液双梯度。　　三、芯片上烟气暴露与细胞氧化应激作用　　利用构建的微流控凝胶气液界面烟气暴露芯片，以肺腺癌细胞A549为模型，开展了卷烟烟气暴露下细胞ROS的变化研究。研究结果表明：1）在烟气暴露下，细胞ROS明显增加；2）在烟气流速为4 mL/min，暴露时间为20 min的条件下，中间层芯片的不同通道中细胞ROS呈梯度变化，虽然此时细胞存活率在95%以上，但是细胞已经开始发生损伤。