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視網膜是高度依賴氧供的神經組織，其代謝活性高且血管分布特殊，一旦氧供失衡便會引發一系列病理損傷，最終導致視力下降甚至失明。視網膜低氧疾病涵蓋早產兒視網膜病變、糖尿病視網膜病變、視網膜靜脈阻塞等多種臨床常見疾病，其核心病理環節涉及神經細胞凋亡、血管新生紊亂及炎癥反應激活。構建貼近體內病理狀態的低氧實驗模型，是解析疾病發病機制、開發新型治療策略的關鍵前提。

傳統低氧培養方法多依賴密封容器或缺氧袋，存在氧濃度調控精度低、穩定性差、無法長期維持等缺陷，難以模擬視網膜低氧疾病的動態病理過程。三氣培養箱作為體外細胞與組織培養的核心設備，通過精準調控氧氣（O?）、二氧化碳（CO?）及氮氣（N?）的比例，可構建穩定的低氧微環境，為神經科學領域疾病模型的構建提供技術支撐。博清生物三氣培養箱憑借其高精度控氧系統、穩定的溫濕度控制及智能化操作優勢，在低氧相關疾病研究中展現出獨特應用潛力。

一、材料與方法

（一）實驗材料

1、細胞與組織：SD大鼠原代視網膜神經細胞（出生后3天大鼠）、人視網膜色素上皮細胞系（ARPE-19）；

2、主要設備：博清生物三氣培養箱、倒置熒光顯微鏡、流式細胞儀、實時熒光定量PCR儀、電泳系統；

3、試劑：DMEM/F12培養基、胎牛血清、胰蛋白酶、CCK-8試劑盒、Annexin V-FITC/PI 凋亡檢測試劑盒、VEGF及HIF-1α抗體、相關引物等。

（二）實驗分組

1、正常氧組（對照組）：O?濃度21%，CO?濃度5%，溫度37℃；

2、低氧模型組（實驗組）：通過博清生物三氣培養箱設置O?濃度5%（生理性低氧）、1%（病理性低氧），CO?濃度5%，溫度37℃，分別培養不同時間點（24h、48h、72h）。

（三）低氧模型構建

1、細胞培養：將原代視網膜神經細胞及ARPE-19細胞接種于培養皿中，待細胞貼壁后，轉移至博清生物三氣培養箱中進行分組培養。設備通過紅外傳感器實時監測氧濃度，精度達±0.1%，并自動調節N?與O?比例，確保低氧環境穩定；

2、原代組織培養：分離大鼠視網膜組織，切成1mm3大小的組織塊，置于Transwell小室中，在博清三氣培養箱的低氧條件下進行培養，定期更換培養基。

（四）檢測指標與方法

1、細胞活力檢測：采用CCK-8法，檢測不同低氧條件下細胞在各時間點的吸光度值（OD450nm）；

2、細胞凋亡檢測：通過Annexin V-FITC/PI雙染法，流式細胞儀分析細胞凋亡率；

3、分子表達檢測：實時熒光定量PCR檢測VEGF、HIF-1α的mRNA表達水平；Western blot檢測相關蛋白的表達量；

4、組織形態觀察：倒置熒光顯微鏡觀察原代視網膜組織的形態完整性及細胞存活狀態。

二、結果

（一）博清生物三氣培養箱的低氧環境穩定性驗證

博清生物三氣培養箱在設定5%及1%氧濃度后，可在30分鐘內達到目標氧濃度并穩定維持。連續72小時監測顯示，氧濃度波動范圍≤±0.2%，CO?濃度穩定在5.0%±0.1%，溫度波動≤±0.1℃，顯著優于傳統低氧培養方法的穩定性（傳統方法氧濃度波動范圍±1.0%）。

（二）低氧對視網膜神經細胞活力與凋亡的影響

1、細胞活力：與對照組（21% O?）相比，5%低氧組細胞在24h、48h、72h的活力無顯著下降（P>0.05）；1%低氧組細胞活力隨培養時間延長逐漸降低，72h時OD值降至對照組的62.3%±4.1%（P<0.01）；

2、細胞凋亡：1%低氧組細胞凋亡率顯著升高，72h時凋亡率達31.2%±3.5%，顯著高于對照組的5.8%±1.2%（P<0.01）；5%低氧組凋亡率無明顯變化（P>0.05）。

（三）低氧對VEGF及HIF-1α表達的調控作用

1、mRNA水平：1%低氧組VEGF及HIF-1α的mRNA表達量在24h開始升高，48h達峰值，分別為對照組的3.8倍±0.5倍和4.2倍±0.6倍（P<0.01）；

2、蛋白水平：Western blot結果顯示，1%低氧組VEGF及HIF-1α蛋白表達量顯著上調，與mRNA表達趨勢一致。

（四）原代視網膜組織的低氧培養效果

在博清生物三氣培養箱1%低氧條件下，原代視網膜組織可維持形態完整性達72h，組織邊緣細胞存活狀態良好；而傳統低氧培養條件下，組織在48h后出現明顯崩解，細胞脫落顯著。

三、討論

視網膜低氧疾病的病理機制研究高度依賴穩定、可控的體外低氧模型，而氧濃度的精準調控是模型構建的核心技術要求。博清生物三氣培養箱通過采用高精度紅外氧傳感器與智能氣體混合系統，實現了氧濃度從1%到21%的連續可調，且波動范圍極小，有效解決了傳統低氧培養中氧濃度不穩定、無法模擬動態病理過程的難題。

本研究發現，病理性低氧（1% O?）可顯著誘導視網膜神經細胞凋亡，同時上調VEGF及HIF-1α的表達，這與體內視網膜低氧疾病的病理特征一致。HIF-1α作為低氧應激的核心調控因子，其激活后可促進VEGF轉錄，進而引發血管新生紊亂，這一機制在糖尿病視網膜病變等疾病的進展中發揮關鍵作用。博清生物三氣培養箱構建的低氧模型能夠精準復現這一病理過程，為相關分子機制的深入研究提供了可靠平臺。

此外，該設備對溫度、CO?濃度的精準控制，確保了細胞與原代組織的生理活性，使原代視網膜組織在低氧條件下仍能維持形態完整性達72h，為組織水平的低氧損傷研究提供了可能。與傳統培養設備相比，博清生物三氣培養箱的智能化操作的便捷性，可實時監測并記錄培養環境參數，進一步提升了實驗的可重復性與數據可靠性。

本研究也存在一定局限性，后續可利用該設備探究不同低氧梯度、不同培養時間對視網膜細胞及組織的影響，結合多組學技術解析低氧相關的分子調控網絡。同時，可基于該模型開展潛在治療藥物的篩選與評價，為視網膜低氧疾病的臨床治療提供新的思路。

博清生物三氣培養箱憑借其精準的氧濃度調控能力、穩定的培養環境及可靠的操作性能，成功構建了貼近體內病理狀態的視網膜低氧細胞與組織模型。該設備可有效模擬視網膜低氧疾病的核心病理過程，為低氧相關分子機制研究、細胞功能分析及原代組織培養提供了關鍵技術支撐。研究證實，博清生物三氣培養箱在神經科學領域的視網膜低氧疾病研究中具有重要應用價值，有望成為相關疾病機制探索與藥物研發的核心實驗設備。