伯乐Genepulser Xcell电穿孔仪实验安全操作规程

一、概述

伯乐（Bio-Rad）Genepulser Xcell电穿孔仪是一种高效的细胞转化工具，广泛应用于分子生物学、细胞工程及基因工程实验中。其基本原理是利用短暂高压脉冲电场，使细胞膜瞬间形成可逆性微孔，从而使外源DNA、RNA或其他分子进入细胞内部，实现基因转化或物质导入。
该设备兼具高重复性、操作简便、参数可控等优点，但由于涉及高压脉冲与精密电子元件，若操作不当，容易造成样品损伤或人身安全隐患。因此，严格遵守安全操作规程是确保实验成功与人员安全的前提。

二、实验前准备

1. 实验人员要求

操作人员必须经过电穿孔仪使用培训，熟悉设备性能、操作流程及紧急处理方法。操作人员应佩戴实验服、防护眼镜和绝缘手套，保持双手干燥，禁止佩戴金属首饰。

2. 实验环境要求

实验室应保持干燥、整洁、无尘，避免潮湿环境。电穿孔仪应放置在坚固、平整的实验台上，远离水源、易燃物及强电磁干扰设备。
使用前应检查实验室电源是否接地良好，确保设备连接的电源电压与说明书一致。

3. 设备检查

每次开机前，应对电穿孔仪及相关附件进行检查：

• 确认主机、模块、电极室无裂纹或松动；

• 检查连接线接口是否牢固；

• 确保电极清洁无残留；

• 检查电源线绝缘层完好无破损；

• 若有异常现象（如指示灯闪烁、气味异常），应立即停止使用并报告技术人员。

三、操作原理与基本结构

Genepulser Xcell系统主要由主机、Pulse Controller、ShockPod电击槽、缓冲液和样品比色杯组成。主机负责产生脉冲电信号，控制系统实现时间、电压、阻抗和电容等参数的精确调节。ShockPod提供稳定的电极间距与均匀电场环境，确保穿孔效果一致。
其核心原理基于电场诱导细胞膜瞬时电击穿现象。当电场强度超过膜介电击穿阈值（通常为10~20 kV/cm）时，细胞膜形成暂时性孔洞，外源分子得以进入；随后细胞膜自行修复，维持细胞生理功能。通过控制脉冲时间、电压和电阻，可实现不同细胞类型的最佳转化效率。

四、实验操作步骤

1. 样品准备

1. 将待转化的细胞以适当条件培养至对数生长期；

2. 收集细胞并用无离子缓冲液或电穿孔专用缓冲液洗涤2-3次；

3. 调整细胞浓度至合适范围（一般为10⁶~10⁸ cells/mL）；

4. 加入外源DNA或RNA溶液，轻柔混匀，避免产生气泡。

2. 电穿孔设置

1. 打开电穿孔仪电源，进入主菜单；

2. 根据细胞类型选择对应的预设程序或手动设置；

3. 常用参数包括：

• 电压范围：100~2500 V；

• 电容：25 µF、50 µF、200 µF等；

• 电阻：无或200 Ω可选；

• 时间常数：5~30 ms；

4. 核对参数无误后，确认程序保存。

3. 电击操作

1. 将样品加入电击杯（典型体积为0.2~0.4 mL），确保无气泡；

2. 用镊子夹住电击杯两侧塑料边缘，置入ShockPod槽内；

3. 确认盖子完全闭合，按下启动键；

4. 电穿孔完成后，仪器显示电压、电流及时间常数数据；

5. 电击后立即取出样品，轻轻转移至恢复培养液中；

6. 静置冰浴或培养适当时间，促进膜修复。

五、安全注意事项

1. 电气安全

• 严禁在设备运行时触摸电击槽内部；

• 电击过程中不得打开ShockPod盖；

• 电源接地必须可靠，禁止使用多孔插座或临时电源线；

• 使用完毕后，应立即关闭电源并拔掉插头；

• 若发现异常声响或电弧，应立即停止操作。

2. 样品安全

• 电击杯必须清洁干燥，避免水滴引起电弧放电；

• 不得重复使用一次性电击杯；

• 电穿孔后样品应立即回收，防止细胞因高压后延迟修复而死亡；

• 外源DNA需符合生物安全等级要求；

• 所有操作在生物安全柜内完成时，应保持通风和防护措施。

3. 个人防护

• 操作人员必须佩戴防护眼镜；

• 避免身体接触仪器金属外壳；

• 禁止多人同时接触设备；

• 如发生电击，应立即切断电源并报告实验室负责人；

• 对高风险样品（如含有致病微生物的细胞）必须执行Biosafety Level 2级别以上的操作规范。

六、实验结束与设备维护

1. 清洁步骤

1. 关闭电源并拔掉电源线；

2. 使用无水乙醇或70%酒精擦拭电极和外壳；

3. 电击槽可用去离子水冲洗并晾干；

4. 不可使用强酸、强碱或腐蚀性清洁剂；

5. 确保设备完全干燥后再存放或下次使用。

2. 日常维护

• 每月对电极进行导电性检测；

• 定期检查电源线与接头；

• 记录使用次数与运行参数；

• 避免长时间连续运行，以防电容过热；

• 存放时应盖好防尘罩，避免灰尘进入电路系统。

七、常见问题与排除方法

八、应急处理

1. 触电事故：立即切断电源，使用绝缘物将患者与电源隔离，实施心肺复苏并呼叫急救。

2. 设备冒烟或起火：关闭电源总闸，使用二氧化碳灭火器，禁止使用水型灭火器。

3. 样品污染泄漏：佩戴防护装备，使用含氯消毒剂擦拭处理，污染废物按危险废弃物管理规范处理。

4. 异常警报：立即停止运行，记录显示代码，联系厂家技术支持。

九、记录与追踪管理

每次实验完成后，应填写《电穿孔仪使用记录表》，包括：

• 实验日期、操作者姓名；

• 样品类型与体积；

• 电压、电容、电阻及脉冲次数；

• 实验结果及异常情况；

• 设备运行状态。

记录表应定期审核，确保设备使用的可追溯性与安全合规性。

十、废弃物与安全处置

所有电击后残余溶液、细胞及电击杯应归类为生物废弃物。
废弃物应收集在带盖容器中，标识清晰，经高压灭菌后再统一交由实验室安全管理部门处理。
禁止随意丢弃，以防环境污染或生物风险扩散。

十一、培训与监督

实验室应建立电穿孔仪使用培训制度，新进人员需通过理论与实操考核方可独立操作。
管理人员应定期检查操作记录与维护日志，确保设备状态良好。每半年应组织一次安全检查与应急演练，强化安全意识。

十二、总结

伯乐Genepulser Xcell电穿孔仪是一种精密、高效的细胞转化设备，其优良性能能够显著提升基因导入成功率。但由于操作过程中涉及高压放电、精密电容与易感生物样品，必须严格遵守实验安全规范。
正确的使用方法、完善的安全管理和定期维护，不仅能保证实验数据的可靠性与可重复性，还能有效预防事故发生。
每位操作人员都应将安全操作规程作为必备技能，形成规范化、制度化的实验室安全文化，从而在保证实验成功的同时，确保人员与设备的长期安全运行。