视网膜是高度依赖氧供的神经组织，其代谢活性高且血管分布特殊，一旦氧供失衡便会引发一系列病理损伤，最终导致视力下降甚至失明。视网膜低氧疾病涵盖早产儿视网膜病变、糖尿病视网膜病变、视网膜静脉阻塞等多种临床常见疾病，其核心病理环节涉及神经细胞凋亡、血管新生紊乱及炎症反应激活。构建贴近体内病理状态的低氧实验模型，是解析疾病发病机制、开发新型治疗策略的关键前提。
传统低氧培养方法多依赖密封容器或缺氧袋，存在氧浓度调控精度低、稳定性差、无法长期维持等缺陷，难以模拟视网膜低氧疾病的动态病理过程。三气培养箱作为体外细胞与组织培养的核心设备，通过精准调控氧气（O₂）、二氧化碳（CO₂）及氮气（N₂）的比例，可构建稳定的低氧微环境，为神经科学领域疾病模型的构建提供技术支撑。博清生物三气培养箱凭借其高精度控氧系统、稳定的温湿度控制及智能化操作优势，在低氧相关疾病研究中展现出独特应用潜力。
一、材料与方法
（一）实验材料
1、细胞与组织：SD大鼠原代视网膜神经细胞（出生后3天大鼠）、人视网膜色素上皮细胞系（ARPE-19）；
2、主要设备：博清生物三气培养箱、倒置荧光显微镜、流式细胞仪、实时荧光定量PCR仪、电泳系统；
3、试剂：DMEM/F12培养基、胎牛血清、胰蛋白酶、CCK-8试剂盒、Annexin V-FITC/PI 凋亡检测试剂盒、VEGF及HIF-1α抗体、相关引物等。
（二）实验分组
1、正常氧组（对照组）：O₂浓度21%，CO₂浓度5%，温度37℃；
2、低氧模型组（实验组）：通过博清生物三气培养箱设置O₂浓度5%（生理性低氧）、1%（病理性低氧），CO₂浓度5%，温度37℃，分别培养不同时间点（24h、48h、72h）。
（三）低氧模型构建
1、细胞培养：将原代视网膜神经细胞及ARPE-19细胞接种于培养皿中，待细胞贴壁后，转移至博清生物三气培养箱中进行分组培养。设备通过红外传感器实时监测氧浓度，精度达±0.1%，并自动调节N₂与O₂比例，确保低氧环境稳定；
2、原代组织培养：分离大鼠视网膜组织，切成1mm³大小的组织块，置于Transwell小室中，在博清三气培养箱的低氧条件下进行培养，定期更换培养基。
（四）检测指标与方法
1、细胞活力检测：采用CCK-8法，检测不同低氧条件下细胞在各时间点的吸光度值（OD450nm）；
2、细胞凋亡检测：通过Annexin V-FITC/PI双染法，流式细胞仪分析细胞凋亡率；
3、分子表达检测：实时荧光定量PCR检测VEGF、HIF-1α的mRNA表达水平；Western blot检测相关蛋白的表达量；
4、组织形态观察：倒置荧光显微镜观察原代视网膜组织的形态完整性及细胞存活状态。
二、结果
（一）博清生物三气培养箱的低氧环境稳定性验证
博清生物三气培养箱在设定5%及1%氧浓度后，可在30分钟内达到目标氧浓度并稳定维持。连续72小时监测显示，氧浓度波动范围≤±0.2%，CO₂浓度稳定在5.0%±0.1%，温度波动≤±0.1℃，显著优于传统低氧培养方法的稳定性（传统方法氧浓度波动范围±1.0%）。
（二）低氧对视网膜神经细胞活力与凋亡的影响
1、细胞活力：与对照组（21% O₂）相比，5%低氧组细胞在24h、48h、72h的活力无显著下降（P>0.05）；1%低氧组细胞活力随培养时间延长逐渐降低，72h时OD值降至对照组的62.3%±4.1%（P<0.01）；
2、细胞凋亡：1%低氧组细胞凋亡率显著升高，72h时凋亡率达31.2%±3.5%，显著高于对照组的5.8%±1.2%（P<0.01）；5%低氧组凋亡率无明显变化（P>0.05）。
（三）低氧对VEGF及HIF-1α表达的调控作用
1、mRNA水平：1%低氧组VEGF及HIF-1α的mRNA表达量在24h开始升高，48h达峰值，分别为对照组的3.8倍±0.5倍和4.2倍±0.6倍（P<0.01）；
2、蛋白水平：Western blot结果显示，1%低氧组VEGF及HIF-1α蛋白表达量显著上调，与mRNA表达趋势一致。
（四）原代视网膜组织的低氧培养效果
在博清生物三气培养箱1%低氧条件下，原代视网膜组织可维持形态完整性达72h，组织边缘细胞存活状态良好；而传统低氧培养条件下，组织在48h后出现明显崩解，细胞脱落显著。
三、讨论
视网膜低氧疾病的病理机制研究高度依赖稳定、可控的体外低氧模型，而氧浓度的精准调控是模型构建的核心技术要求。博清生物三气培养箱通过采用高精度红外氧传感器与智能气体混合系统，实现了氧浓度从1%到21%的连续可调，且波动范围极小，有效解决了传统低氧培养中氧浓度不稳定、无法模拟动态病理过程的难题。
本研究发现，病理性低氧（1% O₂）可显著诱导视网膜神经细胞凋亡，同时上调VEGF及HIF-1α的表达，这与体内视网膜低氧疾病的病理特征一致。HIF-1α作为低氧应激的核心调控因子，其激活后可促进VEGF转录，进而引发血管新生紊乱，这一机制在糖尿病视网膜病变等疾病的进展中发挥关键作用。博清生物三气培养箱构建的低氧模型能够精准复现这一病理过程，为相关分子机制的深入研究提供了可靠平台。
此外，该设备对温度、CO₂浓度的精准控制，确保了细胞与原代组织的生理活性，使原代视网膜组织在低氧条件下仍能维持形态完整性达72h，为组织水平的低氧损伤研究提供了可能。与传统培养设备相比，博清生物三气培养箱的智能化操作的便捷性，可实时监测并记录培养环境参数，进一步提升了实验的可重复性与数据可靠性。
本研究也存在一定局限性，后续可利用该设备探究不同低氧梯度、不同培养时间对视网膜细胞及组织的影响，结合多组学技术解析低氧相关的分子调控网络。同时，可基于该模型开展潜在治疗药物的筛选与评价，为视网膜低氧疾病的临床治疗提供新的思路。
博清生物三气培养箱凭借其精准的氧浓度调控能力、稳定的培养环境及可靠的操作性能，成功构建了贴近体内病理状态的视网膜低氧细胞与组织模型。该设备可有效模拟视网膜低氧疾病的核心病理过程，为低氧相关分子机制研究、细胞功能分析及原代组织培养提供了关键技术支撑。研究证实，博清生物三气培养箱在神经科学领域的视网膜低氧疾病研究中具有重要应用价值，有望成为相关疾病机制探索与药物研发的核心实验设备。
