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伯乐 GenePulser Xcell 电穿孔仪电极清洗与维护全流程

一、概述

伯乐 GenePulser Xcell 电穿孔仪是一款高性能的电转化与基因导入设备，广泛应用于哺乳动物细胞、细菌、酵母、真菌及植物原生质体的电穿孔实验中。其核心部件之一——电极系统，直接决定了脉冲输出的稳定性和电场均匀性，是保障实验重复性和转染效率的关键因素。

在长期使用过程中，电极表面会因样品残留、缓冲液结晶、电弧沉积或电解反应而产生污染层。这些沉积物会改变电极间的导电性能，导致电压输出不稳定、时间常数偏离、脉冲波形畸变，甚至引发电弧放电、样品烧毁等严重问题。因此，定期清洗与维护电极，是确保 GenePulser Xcell 持续高效运行的重要环节。

本文将系统介绍电极结构、污染类型、清洗原理、操作步骤、注意事项、维护周期及常见问题解决方案，帮助实验人员建立科学规范的电极清洗管理流程。

二、电极结构与功能

GenePulser Xcell 电穿孔仪的电极由ShockPod 电击腔和比色皿内金属片电极两部分组成。

1. ShockPod 电极触点

位于电击腔底部，为两条金属导体，与主机的高压输出端相连。它负责将高压脉冲能量传递至比色皿。接触面必须保持光洁无氧化层，以确保电流均匀分布。

2. 比色皿电极板

每个电穿孔比色皿内侧设有两块平行金属电极，常由铝或不锈钢制成，间隙分别为 0.1、0.2 或 0.4 cm。样品悬液置于其间，当高压脉冲释放时，电流经比色皿两端通过样品形成电场，实现细胞膜击穿。

3. 电极接触方式

放置比色皿后，ShockPod 电极触点紧贴比色皿外侧电极端口，形成完整电路。若表面有污垢或盐分残留，会造成接触电阻增加或放电不完全，影响电击效率。

三、电极污染的主要来源

在频繁的实验过程中，电极表面可能出现以下几类污染：

1. 缓冲液结晶残留：含盐缓冲液在蒸发后留下盐析物，形成白色或灰色斑点。

2. 电解产物沉积：高压放电使金属表面氧化或析出金属离子，久而久之形成暗色膜层。

3. 电弧碳化痕迹：电弧放电产生的高温会在电极上留下黑色烧痕或凹陷。

4. 有机物与细胞残渣：样品溢出或电击后泡沫飞溅，会在电极表面形成黏附物。

5. 环境灰尘与湿气：若ShockPod长时间未封闭，空气中的水分和灰尘会附着电极表面。

这些污染物会严重影响放电稳定性，因此每隔一定次数实验后必须进行彻底清洗。

四、电极污染的危害

• 电压输出不稳：电极电阻增加导致输出偏低。

• 时间常数异常：电容放电不完整，脉冲衰减曲线异常。

• 电弧频发：残留盐分或气泡形成局部高电场，容易放电击穿。

• 比色皿烧毁：电弧产生高温造成塑料变形。

• 实验结果偏差：转染率下降、重复性差、细胞死亡率上升。

定期清洗电极不仅能保持电气性能稳定，还能延长ShockPod和比色皿的使用寿命。

五、电极清洗的基本原则

1. 温和清洁：尽量使用非腐蚀性清洗液，避免损伤金属层。

2. 完全去离子化：使用去离子水彻底冲洗，防止盐析再沉积。

3. 避免刮擦：金属表面若出现划痕，会成为电弧集中点。

4. 干燥保存：防止湿气引发电化学反应。

5. 分级处理：根据污染程度选择不同清洗强度。

六、电极清洗操作流程

（一）日常快速清洁（每次实验后进行）

目的：去除表面残留液体与盐分，防止结晶。

步骤：

1. 关闭主机电源并拔下电源线，确保无高压残留。

2. 取下 ShockPod 上盖，用干净的无尘布擦拭电极触点。

3. 用去离子水轻轻冲洗触点区域，再用无绒纸巾吸干。

4. 若使用可重复比色皿，将其用去离子水反复冲洗 3–5 次。

5. 自然晾干或在洁净空气下吹干后盖上防尘盖。

注意事项：

• 不得使用自来水，以免引入离子污染。

• 切勿用力按压电极触点，防止变形。

（二）定期深度清洁（每使用 20–30 次后进行）

目的：去除氧化层、电解产物及微量沉积。

所需材料：

• 10% 无水乙醇溶液或 5% 异丙醇；

• 棉签、无尘布；

• 去离子水；

• 软毛刷；

• 小型空气干燥器或干净吹风装置。

步骤：

1. 拔下 ShockPod 连接线，置于干燥工作台上。

2. 使用无尘布蘸取少量乙醇轻擦电极触点。

3. 对氧化区域可用软毛刷轻刷，勿使用金属刷。

4. 再以去离子水冲洗，确保无酒精残留。

5. 擦干后置于通风处自然风干。

6. 清洗比色皿时，切勿用强酸或强碱液，以免腐蚀电极。

效果：金属表面应呈均匀银灰色，无斑点或黑痕。

（三）严重污染或电弧烧蚀修复

若电极表面出现明显黑色烧痕或凹坑，可采用以下方法：

1. 机械轻抛法

• 使用超细砂纸（800–1000 号）轻轻打磨受损区域。

• 打磨后用无水乙醇擦拭，再用去离子水清洗。

2. 化学还原法

• 用 2% 柠檬酸溶液浸泡 3 分钟，去除氧化层。

• 随即用去离子水冲洗干净并吹干。

3. 重新镀层或更换

• 若电极损伤严重、表面凹陷明显，应更换 ShockPod 电极组件或整套比色皿。

七、比色皿电极清洗与重复使用规范

1. 一次性比色皿

实验后立即弃用，不可重复，以免残留物影响后续实验。

2. 可重复比色皿

可使用专用清洗流程延长寿命：

1. 用去离子水冲洗数次，去除溶液残留；

2. 浸泡于 70% 乙醇 10 分钟消毒；

3. 以去离子水彻底漂洗，确保无酒精残留；

4. 倒置晾干或置于 60 ℃ 烘箱中烘干；

5. 储存在干燥、无尘的密封袋内。

禁止使用酸、碱、漂白剂或超声波清洗，以免电极脱层。

八、电极维护周期与记录

为确保电极系统长期稳定，应建立以下维护周期：

所有清洗与更换操作应在设备维护日志中记录，包括日期、执行人、污染类型及清洗方法。

九、常见电极问题与解决办法

十、安全注意事项

1. 清洗前务必切断电源，避免残留高压引起触电。

2. 禁止在仪器通电状态下擦拭或接触电极。

3. 不得使用含氯或强酸性溶液，以免腐蚀金属表面。

4. 清洗用具（如布、棉签）需无尘无纤维脱落。

5. 使用乙醇等有机溶剂时应远离明火，保持通风。

6. 清洗后应确保电极完全干燥后再通电运行。

十一、环境与存放要求

• 清洗后电极应存放在干燥、无尘、相对湿度不高于 60% 的环境。

• 建议在不使用时盖上防尘罩，防止灰尘附着。

• 若长期停用，应在 ShockPod 内放置干燥剂包，并定期更换。

• 避免存放于强酸蒸汽、氨气或盐雾环境。

十二、电极寿命延长技巧

1. 采用高纯去离子水和专用电穿孔缓冲液，减少离子沉积。

2. 实验后立即清洗，避免样品干涸结晶。

3. 控制电压强度，避免频繁电弧。

4. 每月进行一次外观检查，发现发黑或不平整立即处理。

5. 若条件允许，使用备用 ShockPod 轮换，以减少磨损。

十三、清洗后的检测与验证

清洗完成后，可通过以下方法验证电极性能是否恢复：

1. 导通测试：使用万用表检测两电极间电阻，应在正常范围内（无比色皿状态下为无穷大）。

2. 电压输出测试：以空载或标准比色皿模式运行，观测脉冲波形是否平滑。

3. 视觉检查：电极表面应光滑、无凹坑、无残留液痕。

4. 试样验证：用标准样品进行一次测试，确认电场均匀性。

若波形异常或输出不稳定，说明仍有残留污染，应重复清洗或更换部件。