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伯乐(Bio-Rad)Gene Pulser Xcell 电穿孔仪是一款高性能、高精度的电穿孔系统,用于将外源DNA、RNA、蛋白质或其他带电分子导入细胞。该设备广泛应用于分子生物学、基因工程、细胞治疗、疫苗开发及基础科研等领域。其核心原理是通过短时高电压脉冲在细胞膜上产生瞬时性可逆孔道,使外源分子跨膜进入细胞内部。
电穿孔的成功不仅取决于设备性能,还依赖于操作的规范性与参数的准确设定。为了确保实验结果的可重复性与安全性,Gene Pulser Xcell 电穿孔仪的操作应遵循严格的标准流程,包括设备检查、样品准备、参数设置、放电操作、数据记录与维护清理。
本文详细介绍该仪器的标准操作步骤、安全规范、常见问题及优化建议,帮助研究人员高效、安全地开展实验。
Gene Pulser Xcell 系统采用模块化设计,包含以下主要部件:
主控单元(Main Unit):负责参数设定、电压控制、时间记录和波形输出。
电容模块(Capacitance Extender):调节放电时间与能量密度,适用于不同细胞类型。
脉冲控制模块(Pulse Controller):用于高电阻或高电压实验,调节电流与时间常数。
电极腔体(Cuvette Chamber):安置样品电极杯,提供安全的放电环境。
电极杯(Cuvette):承载细胞悬液与导入分子,常见间距为0.1 cm、0.2 cm和0.4 cm。
显示与控制面板:提供参数显示、电流监控、时间常数反馈及运行状态指示。
系统支持**指数衰减波(Exponential Decay)与方波(Square Wave)**两种脉冲模式,适配原核与真核细胞的不同特性。
保持实验台面干燥、整洁、绝缘。
周围不得有水源、易燃品或高压设备。
环境温度建议控制在18–28°C,相对湿度低于70%。
仅限经过培训、熟悉设备结构与安全规范的人员使用。
实验时穿戴防护眼镜、实验服、绝缘手套。
不得在设备通电状态下更换电极或接线。
启动电源后,系统自动执行自检程序,检查电压模块、电容状态与安全锁装置。若发现异常提示,应立即停止操作并排查。
确保电极杯干燥无水迹;
检查电极板是否有腐蚀或沉积物;
如有杂质应以无离子水清洗并晾干;
禁止重复使用一次性电极杯。
样品应经过标准化预处理,包括细胞收集、缓冲液洗涤、DNA/RNA纯化等步骤。所有样品需预冷至4°C,以防止过热。
接通电源,设备显示面板亮起。
确认安全指示灯处于绿色状态。
选择合适的放电模式:指数波或方波。
设置实验参数:电压、电容、电阻、脉冲时间及次数。
在主机控制面板上依次完成以下设定:
| 参数 | 推荐范围 | 功能说明 |
|---|---|---|
| 电压(V) | 10–3000 V | 决定电场强度 |
| 电容(µF) | 25–3275 µF | 控制放电能量与持续时间 |
| 电阻(Ω) | 50–1000 Ω | 调节电流流量 |
| 脉冲时间(ms) | 0.05–100 ms | 决定能量作用时间 |
| 脉冲次数 | 1–10 次 | 增强导入率 |
| 间隔时间(s) | 0.1–10 s | 促进细胞恢复 |
设定完成后按“确认”键保存,设备进入待机状态。
在无菌冰上混合细胞悬液与外源分子溶液;
小心移入电极杯,体积应充满间隙且无气泡;
擦拭杯壁,确保外部干燥;
插入电极腔体并锁定位置。
确认操作区无人接触仪器;
按下“启动”键,系统开始放电;
显示屏实时显示电压峰值与时间常数;
放电结束后,设备自动进入安全放电模式;
当指示灯由红转绿后,方可取出样品。
用无菌镊子取出电极杯;
将样品立即转移至适宜培养基中修复细胞;
哺乳动物细胞可置于37°C培养1小时,细菌或酵母需冰上恢复30分钟再接种。
系统自动保存当前实验参数,可在菜单中查看或导出。建议人工记录以下数据:
样品编号、细胞类型、DNA量;
电压、电容、电阻、时间常数;
脉冲波形、次数及间隔;
实验结果与观察现象。
电极杯插入前必须确认主机处于待机状态。
禁止在设备通电时接触电极、样品腔或高压端。
每次实验结束后,等待“安全”指示灯亮起方可取样。
若样品溅出或杯体破裂,应立即关闭电源并擦拭残液。
定期检查电源线及接地装置,防止漏电。
使用低离子缓冲液以减少电解和气体生成。
若出现报警或错误代码,应停止操作,按说明书查找原因。
| 样品类型 | 模式 | 电压(V) | 电容(µF) | 脉冲时间(ms) | 电极间距(cm) | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 大肠杆菌 | 指数波 | 1250 | 25 | 5 | 0.1 | 高电压短脉冲 |
| 酵母 | 指数波 | 250 | 500 | 8 | 0.2 | 加1 M山梨醇 |
| CHO细胞 | 方波 | 300 | 1000 | 10 | 0.4 | 双脉冲模式 |
| HeLa细胞 | 方波 | 250 | 800 | 10 | 0.4 | 常用转染参数 |
| 原生质体 | 方波 | 200 | 1500 | 30 | 0.4 | 低电压长脉冲 |
上述参数为经验值,实际应根据细胞状态、载体类型和缓冲条件进行微调。
使用无离子水冲洗电极表面;
如有盐析残留,可用稀乙醇擦拭;
自然晾干或放入干燥箱保存。
关闭电源并拔掉插头;
擦拭外壳,防止灰尘堆积;
每月运行一次自检程序;
每6个月由专业人员进行电压校准。
将实验参数及结果录入电子表格;
记录设备运行时间与维护情况;
保存样品编号与导入效果以便后续追踪。
高电压可提高导入效率,但过高会导致细胞死亡率上升。建议逐步升压试验,找到临界值。
使用低电导率缓冲液,如10 mM HEPES + 250 mM蔗糖,可减少电解与气泡生成。
在低温环境下操作能减少热损伤,尤其适用于哺乳动物细胞。
细胞密度过高会导致电场分布不均;过低则影响导入率。建议维持在10⁷ cells/mL左右。
对于难转染细胞,可尝试多脉冲设置,每次间隔≥1秒,让细胞膜充分恢复。
| 现象 | 可能原因 | 解决措施 |
|---|---|---|
| 出现电弧声或闪光 | 样品含盐过高或有气泡 | 更换缓冲液,去除气泡 |
| 无放电反应 | 电极未接触良好或安全锁未闭合 | 重新插入电极杯,检查腔体锁扣 |
| 波形异常 | 模块接触松动 | 检查扩展模块连接线 |
| 时间常数不稳定 | 样品电阻波动 | 使用新鲜细胞并检查缓冲液纯度 |
| 细胞死亡率高 | 电压或脉冲时间过高 | 降低能量或缩短时间 |
| 转染效率低 | 样品DNA纯度差或浓度不足 | 提高DNA质量与浓度 |
电气安全检测:每月检查接地电阻及漏电电流。
放电性能检测:使用标准电阻负载,检测电压输出曲线。
时间常数校准:比较系统显示值与外部测量值,偏差不超过±5%。
波形监测:通过示波器验证方波或指数波的完整性。
结束所有放电操作后,等待5分钟以确保内部电容完全放电。
按下“电源关闭”键,切断主电源。
拔掉电源线,防止长期待机造成电容老化。
记录实验结束时间与设备状态。
Gene Pulser Xcell 电穿孔仪在出厂前经过严格的电压稳定性、放电一致性和安全性检测。厂家提供质保3年只换不修服务,确保设备在高强度使用下保持性能稳定。
用户可享受以下售后支持:
免费技术指导与操作培训;
电路与参数校准服务;
故障诊断与整机更换;
消耗品与电极配件供应。
伯乐Gene Pulser Xcell 电穿孔仪以其高精度控制、可编程波形和卓越的安全性能,成为电穿孔实验的标准化工具。通过规范的操作流程和合理的参数设置,研究者可以实现高效率、高重复性和低损伤的外源分子导入。
整个操作过程应遵循以下原则:
安全第一:严格防止高压触电与样品泄漏;
精确设定:根据细胞类型调整电压、电容和波形;
数据可追溯:保存实验记录,确保结果可重复;
规范维护:定期清洁、校准和检测设备。
通过科学的操作与持续优化,Gene Pulser Xcell 电穿孔仪能够在基因编辑、疫苗开发、细胞治疗等前沿领域发挥强大作用,为生命科学研究提供可靠的技术支持。
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