一、系统概述

Gene Pulser Xcell 电穿孔系统是一款模块化、高灵活性的电穿孔仪器，适用于从细菌、酵母、真菌到哺乳动物细胞、原代细胞、植物原生质体等多种细胞类型的电转化／电转染实验。系统由主控单元以及可选的附件模块构成，提供指数衰减波（exponential-decay）和方波（square-wave）两种主要脉冲模式，可兼容多种电穿孔腔体（电极杯）及缓冲体系。系统具备预设程序、用户自定义程序和优化程序，可保存历史参数、支持数据管理，从而提升实验 repeatability（可重复性）与可追溯性。百奥测科技+2百奥测科技+2
该系统特别强调“通用电穿孔”能力——即一套设备可覆盖原核与真核、悬浮与贴壁、多种电极间距、多幅波形需求，从而在实验室中替代多台专用机器。百奥测科技
此外，模块化设计使得用户可以根据需求选配功能模块（例如高电容模块、电阻控制模块）以实现不同样本类型所需的参数范围。仪器网+1

二、系统组成与模块说明

2.1 主控单元（Main Unit）

主控单元为系统核心，提供电压发生、脉冲控制、波形输出、用户界面交互、数据存储等功能。该单元通常配合交流输入（100–120 V 或 220–240 V，50/60 Hz）运行，并具备对外模块扩展接口。百奥测科技+1
例如，“Gene Pulser Xcell Main Unit（#1652666）”即为主控模块，可单独订购。百奥测科技
主控单元内部具备高压放电电路、脉冲跟踪（PulseTrac™）机制、放电保护、电弧检测功能，从而在电穿孔过程中保障稳定性与安全性。百奥测科技

2.2 附件模块

系统可配置两类主要附件模块，用于扩展不同参数范围和适配细胞类型：

• 电容扩展模块 (Capacitance Extender，CE 模块)： 用于真核细胞／原代细胞中，支持更大电容量、更长持续时间或方波输出。

• 脉冲控制模块 (Pulse Controller，PC 模块)： 用于微生物（细菌、酵母、真菌）或高电压、小体积样本情况，重点在控制并联电阻、适应高样本电阻环境。
  例如，全功能系统包含主单元 + CE 模块 + PC 模块 + 电击槽（ShockPod™）+ 电极杯。百奥测科技+2百奥测科技+2
  不同配置（真核型、微生物型、完全型）根据模块组合区别。百奥测科技+1

2.3 电击腔体 / 电极杯（ShockPod™ & Cuvettes）

系统配备专用电击腔体 ShockPod™，以及多种间距电极杯（典型为 0.1 cm、0.2 cm、0.4 cm 间距）。这些电极杯容积、间距决定实际电场强度、样本电阻和穿孔效率。Bio-Chain+1
例如，全系统包含 5 枚 0.1 cm、5 枚 0.2 cm、5 枚 0.4 cm 间距的无菌杯。百奥测科技
使用时须选取合适间距以匹配样本类型、电压及缓冲情况，否则容易导致效率下降或细胞损伤。

三、主要功能与特点

3.1 通用适配多种细胞类型

系统强调“通用电穿孔”功能：无论是原代、干细胞、悬浮或贴壁哺乳动物细胞，还是细菌、真菌、酵母，均可使用。百奥测科技
用户无需为不同细胞系购置完全不同设备，从而节省成本并提高操作灵活性。

3.2 预设程序＋用户自定义＋优化程序

系统内置预设实验方案库，针对常用哺乳动物、细菌、电转染应用提供推荐参数。百奥测科技
同时支持用户自定义程序，包括电压、波形、脉冲次数、间隔、时间常数等，以便进行参数优化。
还支持优化程序（optimization protocol）——通过电压梯度、高通量尝试确定最佳参数。百奥测科技

3.3 双波形输出：指数衰减波与方波

系统可输出两种主流脉冲形态：

• 指数衰减波（Exponential-decay）：适用于多数原核、真核环境，尤其当希望一次性释放大量能量。

• 方波（Square-wave）：提供恒定电压脉冲，对膜穿孔更可控，尤其适用于哺乳动物细胞、原代细胞、难转染细胞。
  百奥测科技+1
  用户可依据细胞类型选择适宜波形以提升导入效率及存活率。

3.4 数据管理与可重复性保障

系统可存储并调用最近 100 次实验参数，有助于故障排查、参数追溯、自定义优化。百奥测科技
PulseTrac™ 电路与电弧保护机制保证每次放电的一致性，从而提高穿孔重复性。百奥测科技

3.5 灵活可扩展、模块化设计

模块化结构允许用户按需求选配 CE 模块或 PC 模块，或根据预算逐步升级。设备维修、校准亦更为便捷。
兼容多种间距的电极杯，支持各种缓冲液（包括 Bio-Rad 的专用电穿孔缓冲液）使用。百奥测科技

四、技术指标与规范

以下为该系统部分关键技术参数（以 Gene Pulser Xcell Total 系统为例）：

• 波形：指数或方波。百奥测科技+1

• 输出电压范围：10 V ～ 3,000 V。百奥测科技+1

• 电容范围（Capacitance）：例如在 10-500 V 时可调 25-3,275 µF（增量 25 µF）；在 500-3,000 V 时为 10、25、50 µF。百奥测科技+1

• 并联电阻（Parallel Resistance）：50-1,000 Ω（增量 50 Ω），并支持“无穷大（∞）”状态。百奥测科技

• 样本电阻最低值：10-2,500 V 情况下最低可至 20 Ω；在 2,500-3,000 V 区间最低需 600 Ω。百奥测科技

• 方波计时参数：

• 在 10-500 V 情况：脉冲持续时间 0.05-10 ms（增量 0.05 ms），或 10-100 ms（增量 1 ms）；1-10 次脉冲；间隔 0.1-10 s。百奥测科技

• 在 500-3,000 V 情况：脉冲持续 0.05-5 ms（增量 0.05 ms），1-2 次脉冲；最小间隔为 5 s。百奥测科技+1

• 输入电源：100-120 VAC 或 220-240 VAC，50/60 Hz；最大功耗约 240 W（在短时间充电情况下）。百奥测科技

• 环境要求：工作温度 0-35 °C，湿度 0-95%（无冷凝条件）百奥测科技

• 尺寸及重量：主控单元约 31 × 30 × 14 cm，重量约 6.6 kg；CE 模块 31 × 28 × 9 cm 重量 3.1 kg；PC 模块 31 × 28 × 5 cm 重量 1.9 kg。Bio-Chain

以上参数显示出系统的广泛覆盖能力与高可调节性。

五、操作流程与使用要点

5.1 样本准备

• 选择适合的缓冲液和样本浓度：对于不同细胞类型，例如原代细胞、转染难度大的细胞，应选用低离子、低电导率的电穿孔缓冲液，以减小电解热与细胞损伤。

• 选择合适的电极杯：例如细菌常用 0.1 cm 或 0.2 cm 间距；哺乳动物细胞多用 0.4 cm。

• 调整样本悬浮液体积与浓度、移除大颗粒或细胞碎片，以减少放电异常。

5.2 参数设定

• 选择预设程序：如系统内置哺乳动物细胞、细菌细胞等方案，作为起点。

• 根据细胞类型选择波形：如哺乳动物细胞优先方波；细菌或酵母可用指数衰减波。

• 设置电压、电容（或时间常数）、脉冲次数、间隔时间等。建议先从推荐参数出发，再依据实验反馈进行微调。

• 若首次使用，应开启优化程序：例如以低电压开始，逐步上升电压，监控转化/转染效率与细胞存活率。

5.3 进行电穿孔

• 将样本置于电极杯中，插入 ShockPod 模块连接至主控单元。

• 确认杯体接触良好、无气泡、无沉淀或导电异物。

• 启动系统，触发预设或自定义程序。系统将按照所选波形、参数自动给出脉冲。

• 脉冲结束后，应立即对样本进行转移、等候释放、或回温／培养，以恢复细胞膜完整性并促进外源物质稳定进入。

5.4 后处理与培养

• 转染／转化完成后，按样本类型进行适当培养条件（如加入培养基、休眠期、补液等）。

• 记录条件参数、转染效率、存活率，以便后续优化。

• 使用系统内存储功能保存成功参数，便于追溯与重复。

5.5 参数优化建议

• 若转染效率低且存活率高，考虑略提电压或延长脉冲时间。

• 若存活率低但有导入，考虑降低电场强度、电容或减少次数。

• 对于细胞电阻较高或者样本浓度偏大、体积较大者，建议选用较大电容模块或方波方式，以保证充分电场传递。

• 每次参数更改应记录实验结果，并对比不同组别参数变化带来的影响。

六、适用范围与实验场景

6.1 真核细胞电转染

对于哺乳动物贴壁或悬浮细胞、原代细胞、干细胞或植物原生质体，系统通过方波和较大电容输出实现较温和但有效的基因、siRNA、mRNA、质粒或蛋白质导入。系统的“真核型”配置（含 CE 模块）尤其推荐该类用途。百奥测科技

6.2 原核细胞与微生物电转化

针对细菌、酵母、真菌或其他原核微生物，系统的“微生物型”配置（含 PC 模块）提供适宜高电压、短脉冲、小体积样本的设置，适合质粒转化、基因敲入、基因敲出前处理等。百奥测科技

6.3 多样本／高通量优化实验

由于系统支持参数自定义、优化程序及历史参数调用，可用于科研中探索新的细胞系、载体类型、电穿孔缓冲体系或高难度转染任务。系统的可调节性和数据管理功能使其在方法开发、技术优化中表现优异。

6.4 应用拓展

包括免疫细胞（如 T 细胞）电转染、CAR-T 细胞项目、疫苗载体导入、基因编辑前处理（CRISPR、TALEN、ZFN）等。系统模块的灵活性和波形选择使其适应多样样本与研究方向。百奥测科技

七、维护、安全与质量控制

7.1 安全机制

• 系统内置电弧检测及保护机制，当放电出现异常电弧时，可停止放电并提示用户。百奥测科技

• 每次操作后自动释放残余电荷，以防操作人员触电或设备损坏。

• 环境条件要求 0-35 °C、湿度低、无冷凝，减少因湿度、电离引起的安全风险。百奥测科技

• 电极杯插拔或放置时必须断开电源，遵循标准实验室操作规程。

7.2 维护建议

• 定期清洁电极杯与 ShockPod 连接器，避免盐析、腐蚀或导电沉积物累积，影响放电稳定性。

• 检查电极间距是否符合规格（0.1／0.2／0.4 cm），间距变化会直接影响电场强度。

• 对于长期使用，应校准电压输出、电容值、脉冲时间，以确保数据一致性。

• 存放时远离强磁场、高温、高湿环境，避免设备老化。

• 使用设备时尽量避免连续大功率放电，以降低发热、延长组件寿命。

7.3 质量控制与记录

• 每次实验建议记录电压、电容／电阻、脉冲次数、间隔、样本电阻、转染效率、存活率等关键参数。

• 保存系统调用的历史参数库（最近 100 条）可作为追溯依据。

• 若实验结果偏差较大，应先检查设备参数、样本状态、电极杯状态、电穿孔缓冲度是否合规。

• 对于方法建立阶段，可采用标准质控细胞系、标准载体作为对照，以评估设备性能稳定性。

八、选购与应用建议

• 在选型时，建议根据细胞类型覆盖需求，选择“完全系统”（Total System）、“真核系统”或“微生物系统”版本。全系列支持 10-3,000 V 输出，波形选择更全面。百奥测科技

• 若实验主要为哺乳动物细胞、原代细胞，可选配真核系统以节省成本；若专注细菌、酵母、小体积样本，微生物系统即可满足。

• 配置时应考虑后续升级空间，如未来可能开展干细胞、电转染疫苗相关实验，建议选完全系统留有余地。

• 在使用前应熟悉系统操作界面、波形选择逻辑、电容／电阻设定方法、电极杯匹配规范等，从而避免因误操作导致细胞损伤或转染失败。

• 建议在首次使用时运行一次标准质控实验（如已知细胞系 + 标准转染载体）以验证设备性能。

• 考虑配备专用电穿孔缓冲液、不同间距电极杯，以应对不同样本需求。具有良好兼容性。百奥测科技

九、系统优势与应用价值

• 广泛适配性：覆盖原核、真核、悬浮、贴壁、原代、干细胞等多种细胞类型，无需为每类细胞购买专用仪器。

• 高灵活性与可调性：用户可自由选择电压、电容、电阻、波形、脉冲次数与间隔，从而精准优化导入效率与细胞存活率。

• 高度可重复性：通过数据存储、程序调用、PulseTrac 机制与电弧保护，显著提升实验结果的一致性。

• 模块化设计：便于按需升级、更换、维修，降低长期实验室运营成本。

• 操作简易性强：预设程序帮助新用户快速上手，优化程序支持科研人员精细调整，适用教学实验与前沿研究均可。

• 科研价值高：适用于基因编辑、细胞治疗前处理、电转染方法开发、蛋白表达载体导入等，多领域均可应用。

十、总结

Gene Pulser Xcell 电穿孔系统凭借其模块化结构、强大的参数调控能力、适配多样细胞类型的能力、以及完善的数据管理与保护机制，成为现代分子生物学、电转染和细胞工程实验室中非常实用的仪器选择。无论是基础研究中的基因导入、蛋白质表达优化，还是应用研究中的细胞治疗、免疫细胞电转染、原代细胞转染方法开发，只要合理设置参数、做好样本制备、遵循操作规范，这一系统都能发挥其优势。
在实际使用过程中，用户应重视参数设定、样本准备、后处理培养、设备维护与记录管理，从而确保实验效果、延长设备寿命并提升数据可重复性。