伯乐Genepulser Xcell电穿孔仪仪器调节步骤

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一、仪器概述

Gene Pulser Xcell 电穿孔仪 是美国伯乐公司（Bio-Rad）研发的一款高性能电穿孔系统，用于将外源DNA、RNA或蛋白质引入细胞内。该仪器以高电压脉冲的方式暂时改变细胞膜通透性，从而使大分子物质进入细胞。
其广泛应用于细菌、酵母、植物原生质体、动物细胞等多种类型样品的基因转化实验中，具备精确控制、重复性强、安全性高的优点。

主要组成部分

主机（Gene Pulser Xcell Main Unit）：控制电压、电容、电阻等参数。
电穿孔模块（ShockPod Module）：根据细胞类型可选择不同模块，如：

Bacteria/Yeast 模块；
Mammalian 模块；
Plant 模块。

Cuvette Holder 电击槽：用于放置电穿孔杯（cuvette），保证电极间距稳定。
显示屏与控制按键：便于操作者输入和监控实验参数。
安全连接线与接地装置：确保操作安全，防止电击风险。

二、电穿孔原理简述

电穿孔是一种物理转化方法。当瞬间高电压施加于细胞悬液时，细胞膜上的脂质双层会暂时形成纳米级孔洞，使核酸分子进入细胞。电场撤去后，膜结构迅速恢复完整性，从而实现非破坏性基因导入。
影响电穿孔效率的主要因素包括：

电场强度（E = V/d）；
脉冲时间（τ = RC）；
缓冲液电导率；
样品浓度及温度。

三、开机与预设检查

在正式操作前，需完成以下准备：

电源检查

确保接地良好；
使用稳定电源，避免电压波动；
检查电源线、连接线是否完好。

模块选择

根据实验类型选择相应模块；
确保模块正确插入主机接口，指示灯点亮表示连接成功。

仪器自检

开机后系统自动检测电容、电阻状态；
若屏幕显示“System OK”，即可进入操作界面；
若提示错误代码，应先参考说明书排查。

电穿孔杯准备

确保电极无污染；
用70%乙醇或蒸馏水清洗干净，烘干备用；
检查间距（一般为0.2 cm或0.4 cm）。

四、参数调节步骤详解

1. 进入操作界面

按下主机电源键，屏幕显示主菜单，可选择以下模式：

Manual Mode（手动模式）：可自定义所有参数；
Preset Mode（预设模式）：系统内置多种细胞类型参数；
Protocol Mode（方法保存模式）：用户自定义并保存操作方案。

2. 设置电压（Voltage）

电压范围：100–3000 V；
一般原则：

细菌：1.5–2.5 kV；
酵母：1.0–1.5 kV；
哺乳动物细胞：0.2–0.8 kV；
植物原生质体：0.3–0.7 kV。

输入数值后按 “Enter” 确认。

3. 设置电容（Capacitance）

控制脉冲持续时间；
范围：25–3250 µF；
调节原则：

小电容 → 短脉冲；
大电容 → 长脉冲；

示例：大肠杆菌常用25 µF；酵母常用200 µF。

4. 设置电阻（Resistance）

可调0–1000 Ω；
用于调节放电速度与电场衰减；
若设为“∞”，表示无外加电阻。

5. 设置脉冲次数与间隔

可选择单脉冲或多脉冲；
多脉冲模式常用于动物细胞，提高导入率；
间隔一般为0.5–1.0秒。

6. 设置体积与电极间距

根据电击杯规格选择：

0.1 cm 间距用于小体积高电压；
0.4 cm 间距用于中等体积；
0.2 cm 间距为常规细菌设置；

样品体积一般为40–80 µL，避免溢出。

7. 保存与调用参数

输入完成后，可选择“Save Protocol”；
系统支持多达100条用户自定义方案；
以后可直接调用，保证重复性。

五、实验操作流程

样品准备

使用低电导缓冲液（如无盐甘油溶液）重悬细胞；
预冷电穿孔杯与样品（4℃）；
加入外源DNA或RNA混合均匀。

装杯与放置

用无菌吸头转移样品至电穿孔杯；
轻轻敲击使液面平整；
放入电击槽中，确保紧密接触。

执行电击

确认参数无误后，按下“Pulse”；
屏幕实时显示电压、时间、脉冲曲线；
系统自动记录数据。

电击后处理

立即用移液器吸出样品；
转入含恢复培养基的离心管；
置于37℃或适宜温度下复苏。

清洁与关机

电极用蒸馏水冲洗；
擦拭仪器表面；
关闭电源并拔掉插头。

六、安全操作要点

操作前务必接地，防止高压泄漏；
电穿孔杯内液体不能过多，防止放电短路；
操作过程中严禁用手触摸电极；
若出现“Arc Error”提示，说明样品导电性过强，应重新制备；
建议在防护罩内完成实验，避免电弧暴露。

七、常见问题与排查

问题表现	可能原因	解决方法
电击无反应	模块未插好或参数设置错误	检查连接并重新设定参数
Arc Error	缓冲液电导率高或液体过多	使用低离子溶液、减少体积
转化率低	电压不足或DNA质量差	优化电压、提高DNA纯度
电极腐蚀	清洗不及时或残留盐分	每次实验后立即清洁电极
屏幕报错	系统检测异常	关闭电源后重新启动

八、维护与保养

日常清洁

每日实验结束后用去离子水冲洗电极；
避免使用强酸或有机溶剂。

定期校验

每3–6个月进行一次电压与时间精度校验；
使用厂家提供的标准测试模块。

存放条件

室温 15–30℃；
相对湿度＜70%；
避免长时间日晒与振动。

软件更新

Bio-Rad 官方网站定期发布固件更新；
可通过USB接口导入新版本。

九、优化建议与应用技巧

优化导入效率

控制细胞生长状态在对数期；
使用纯化DNA（OD260/OD280约1.8）；
预冷样品与电击杯。

减少细胞死亡率

适当降低电压或电容；
使用含保护剂（如甘油、蔗糖）的缓冲液。

记录实验参数

每次实验记录电压、时间常数、导入效率；
建立个人数据库便于重复实验。

结合化学转化

对难转化菌株，可先进行化学预处理，再电穿孔；
提高DNA吸收能力。

十、总结

伯乐 Gene Pulser Xcell 电穿孔仪 以其精确的电控系统、灵活的参数调节及可靠的安全机制，成为分子生物学实验室中高效基因导入的主流设备。
通过合理的参数设置与规范操作，可显著提高转化效率与重复性。操作者在熟悉各参数关系及样品特性的基础上，结合实验目标进行优化，可使该仪器发挥最大性能。

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