伯乐Genepulser Xcell电穿孔仪使用手册

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一、仪器简介

伯乐Gene Pulser Xcell电穿孔仪是由美国Bio-Rad公司研发的一款高精度基因导入设备，主要用于将外源DNA、RNA或蛋白质导入各种类型的细胞中，包括细菌、酵母、植物原生质体、动物细胞等。
设备采用高压脉冲的方式暂时改变细胞膜的通透性，使分子物质进入细胞。该仪器具有操作简便、参数可调、重复性强、安全性能高等优点，是现代分子生物学实验中不可或缺的基础设备。

主要技术特性：

输出电压范围：10–3000 V；
电容调节范围：25–3275 μF；
电阻调节范围：0–1000 Ω；
支持指数波与方波两种模式；
内置安全电弧检测系统；
可储存和调用100组实验参数；
支持多模块组合（CE模块、PC模块、ShockPod电击槽）。

二、仪器结构组成

Gene Pulser Xcell系统采用模块化设计，主要包括以下部分：

主机控制单元（Main Unit）
内置微处理控制系统，负责输出电压、电容、电阻及脉冲参数的精确控制。
电穿孔模块（Pulse Controller Module）
根据实验类型可选择不同模块，如细菌/酵母模块、哺乳动物细胞模块等。
ShockPod电击槽
用于放置电穿孔杯（cuvette），并实现高压脉冲的输出传导。
显示与操作面板
配备液晶显示屏及功能按键，可进行模式选择、参数设定及实验监控。
电源接口与接地端口
确保电源输入稳定，接地端口用于安全防护。
安全保护系统
包含电弧侦测、电极互锁和温度监控等功能，防止操作过程中产生电击危险。

三、工作原理

Gene Pulser Xcell通过在极短时间内释放高压脉冲，使细胞膜脂质双层结构瞬时形成微孔（纳米级通道），外源核酸分子即可进入细胞。脉冲结束后，细胞膜迅速恢复原状，从而实现非破坏性转化。

原理公式简述：
电场强度 $\frac{V}{d}$ ，其中V为电压，d为电极间距。
细胞膜孔洞的形成依赖于E与时间常数τ（τ=RC），过高电压会导致细胞膜永久破裂，过低则无法形成孔道，因此控制精确的电场与时间参数至关重要。

四、安装与调试

1. 安装环境要求

室温范围：15–30 ℃；
相对湿度：≤70%；
避免阳光直射、灰尘、振动和高频电磁干扰；
电源要求：AC 220 V ±10%，50/60 Hz；
仪器必须可靠接地。

2. 安装步骤

将主机放置于稳定工作台上；
连接ShockPod电击槽至主机前端口；
如需方波实验，连接PC模块；
插入电源线并确保接地线完好；
开机后仪器自动自检，屏幕显示“System OK”即表示可用。

3. 调试检查

检查所有模块连接正确；
电极表面干净、无水渍或盐分残留；
使用标准电阻负载测试电压输出是否稳定；
确认显示屏参数调节功能正常。

五、操作步骤

（一）样品制备

细胞处理

培养至对数生长期（细胞活性最佳）；
使用无离子水或低导电缓冲液洗涤三次；
重悬于冰冷的甘油或电穿孔缓冲液中；
保持4℃预冷，避免温升影响。

DNA样品

使用纯化好的质粒或线性DNA；
DNA浓度控制在1–5 µg/mL；
避免含盐、酒精残留。

装杯准备

选择合适电极间距（0.1 cm、0.2 cm、0.4 cm等）；
加入40–80 µL样品；
确保液面平整、无气泡。

（二）仪器设定

模式选择

手动模式（Manual）：可自定义所有参数；
预设模式（Preset）：内置常用细胞类型参数；
程序模式（Protocol）：保存与调用用户自定义方案。

参数设置

电压（Voltage）：根据细胞类型选择100–3000V；
电容（Capacitance）：调节脉冲持续时间，25–3275 µF；
电阻（Resistance）：调节放电速度，0–1000 Ω；
脉冲次数与间隔：设置单脉冲或多脉冲，间隔0.5–1.0秒；
电极间距选择：确保参数与杯型号匹配。

保存参数
输入参数后，可将方案存储至设备记忆单元中，便于重复实验。

（三）执行电击

放入装样后的电穿孔杯，确保接触紧密；
检查屏幕参数无误后按下“Pulse”键；
仪器发出脉冲电压，同时屏幕显示实际输出值与时间常数；
电击完成后立即取出电穿孔杯；
将样品迅速转移至含复苏培养基的离心管中；
置于适宜温度下恢复培养。

六、实验注意事项

防止电弧（Arc Error）

样品中不能含有高浓度盐分；
液体体积不能超过电极间隙上限；
避免出现气泡。

电极清洁
每次实验后应用蒸馏水清洗电极，必要时用70%乙醇消毒。
安全防护

操作时不得触摸电极；
电击过程中不得打开ShockPod盖；
使用防静电工作台。

数据记录
每次实验记录设定参数、电击时间常数、转化效率、备注等，便于追溯。
避免过度使用
连续高压电击超过50次后应让设备休息10分钟，以防电容过热。

七、常见参数参考

样品类型	电压（V）	电容（µF）	间距（cm）	备注
大肠杆菌	1800–2500	25	0.2	使用无盐甘油缓冲液
酵母菌	1200–1500	200	0.2	加入1 M山梨醇缓冲液
动物细胞	250–800	1000	0.4	使用方波模式
植物原生质体	300–700	500	0.4	电击后立即低温复苏

八、实验结束与关机流程

电击完成后关闭电源输出；
清理ShockPod电击槽内残液；
擦干设备表面水渍；
关闭主机电源，拔下插头；
用防尘罩覆盖设备，存放在干燥环境中。

九、维护与保养

1. 日常维护

每天使用后清洁电击槽；
避免液体渗入主机；
检查接地是否完好；
定期拧紧模块连接螺母。

2. 定期检查

每3个月检测电压输出精度；
每6个月校准电容与时间常数；
检查ShockPod内电极有无腐蚀或裂纹；
若出现“Arc Error”频繁报警，应检查样品导电性与电极状态。

3. 长期停用

清洗干净电极并晾干；
断开电源与模块连接；
放入原包装箱中保存，环境湿度≤60%。

十、常见问题与处理

问题现象	可能原因	解决措施
无法输出电压	电源未接地或模块松动	检查连接，重新启动
频繁Arc Error	样品盐分过高、液体过多	降低导电性、减少体积
输出电压偏低	电容老化、电极接触不良	更换电容或清洁电极
电击曲线异常	缓冲液电导率过高	使用低离子缓冲液
屏幕无显示	电源故障或保险丝烧坏	更换保险丝、检查电源
转化率低	电场强度不足或DNA纯度低	调整电压、提高DNA质量
样品焦化	电压过高或液体过少	降低电压、增加样品体积

十一、安全提示

严格遵守实验室高压安全操作规范；
操作区域应远离易燃物；
在防护罩完全关闭的状态下方可电击；
若出现异味或异常声音，应立即断电；
使用稳压电源，防止电流冲击；
电极严禁干烧，禁止在未加样状态下电击。

十二、数据记录与保存

Gene Pulser Xcell具备自动存储功能，可保存最近100条实验记录，包括电压、电容、时间常数及脉冲次数。用户可通过菜单查看或导出，便于实验追踪与数据比对。
建议实验室建立电子记录系统，对每台设备建立编号及操作档案，记录使用者、时间、参数与结果，用于设备性能追踪。

十三、校准与性能验证

为确保数据准确，应定期进行性能验证：

电压校准：使用标准高压探针检测实际输出；
时间常数验证：用示波器测定脉冲持续时间；
电弧检测系统测试：模拟电弧条件验证报警功能；
温升测试：连续放电监测主机温度变化；
重复性验证：同一参数重复电击10次，偏差应小于5%。

若发现偏差超标，应立即联系厂家技术支持进行维护。

十四、仪器使用建议

在同类样品实验前先进行小规模优化实验；
使用厂家推荐配件与电击杯；
不同细胞类型应使用相应的模式模块；
实验中保持环境洁净与恒温；
建议在有培训经验的人员指导下操作新用户。

十五、总结

伯乐Gene Pulser Xcell电穿孔仪以其高精度控制、优良的重复性和强大的模块扩展能力，成为科研实验室进行基因导入与电穿孔操作的首选设备。
通过本手册的规范使用，操作者可全面掌握设备性能，熟悉实验流程，有效避免操作失误和实验误差。
配合“质保3年只换不修，厂家长沙实了个验仪器制造有限公司”的服务保障，用户可在长期使用中持续保持设备的高效与安全状态。