伯樂電穿孔儀 165-2661(Bio-Rad Gene Pulser Xcell 165-2661)是一款高性能生物電轉(zhuǎn)化設(shè)備,廣泛應(yīng)用于分子生物學(xué)、細(xì)胞工程、基因編輯、藥物遞送及生物制藥等領(lǐng)域。
其主要作用是通過精確控制電場(chǎng)脈沖,使細(xì)胞膜瞬間形成可逆性微孔,從而實(shí)現(xiàn)外源分子(如 DNA、RNA、蛋白質(zhì)或藥物分子)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部的過程。
該型號(hào)在伯樂系列電穿孔系統(tǒng)中屬于高端科研級(jí)設(shè)備,兼具高電壓輸出、高靈敏檢測(cè)、智能控制與安全防護(hù)功能。165-2661 以可靠的硬件結(jié)構(gòu)和精密的電參數(shù)控制,滿足科研人員對(duì)高重復(fù)性、高導(dǎo)入率與細(xì)胞活性保持的多重要求。
電穿孔(Electroporation)是一種非化學(xué)性基因?qū)爰夹g(shù),通過外加短暫高壓電場(chǎng),使細(xì)胞膜兩側(cè)的跨膜電勢(shì)迅速上升。當(dāng)電勢(shì)超過膜的介電強(qiáng)度閾值(約 0.2 V 至 1 V 之間)時(shí),膜脂雙層重新排列,在納秒至微秒內(nèi)形成臨時(shí)微孔。
這些微孔允許外源核酸、蛋白質(zhì)或其他分子進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)甚至細(xì)胞核。電場(chǎng)移除后,細(xì)胞膜自行修復(fù),恢復(fù)原有通透性。
165-2661 通過高壓模塊在兩電極間產(chǎn)生瞬時(shí)脈沖電場(chǎng)。電場(chǎng)強(qiáng)度 E 與施加電壓 V 及電極間距 d 的關(guān)系為:
E=VdE = \frac{V}pv5nbz7E=dV
儀器能夠精準(zhǔn)調(diào)節(jié) 10–3500 V 的電壓,匹配不同間距(0.1–0.4 cm)的電擊杯,實(shí)現(xiàn) 0.5–15 kV/cm 范圍的電場(chǎng)強(qiáng)度。
同時(shí)可設(shè)定電容、電阻與波形類型,從而實(shí)現(xiàn)能量、時(shí)間常數(shù)及放電曲線的全方位控制。
伯樂 165-2661 整體由主機(jī)、電擊槽(ShockPod)、控制面板、電源系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)模塊及外圍配件組成。
主機(jī)部分
內(nèi)置高壓脈沖發(fā)生器、放電模塊、控制電路與監(jiān)測(cè)系統(tǒng);
采用耐高壓絕緣材料與金屬屏蔽結(jié)構(gòu),確保輸出穩(wěn)定與安全。
控制面板
液晶顯示屏顯示實(shí)時(shí)電壓、電阻、電容、時(shí)間常數(shù)、脈沖數(shù)與波形模式;
具備多語言操作菜單與記憶功能;
通過數(shù)字化旋鈕與按鍵實(shí)現(xiàn)電壓、時(shí)間、模式的精確調(diào)節(jié)。
ShockPod 電擊槽
采用聚碳酸酯絕緣外殼,內(nèi)部設(shè)安全鎖;
與主機(jī)電纜連接,可容納 0.1 cm、0.2 cm、0.4 cm 等多種規(guī)格電擊杯;
具自動(dòng)識(shí)別與蓋鎖檢測(cè)功能,未閉合無法放電,確保實(shí)驗(yàn)安全。
電擊杯(Cuvette)
不同間距適配不同樣品體積與電場(chǎng)需求;
采用高透明度石英或聚碳酸酯材料,耐高壓、散熱快;
可一次性使用或經(jīng)消毒后重復(fù)使用。
安全與散熱系統(tǒng)
具有過壓、過流、短路與殘余電荷放電保護(hù);
內(nèi)置智能風(fēng)冷系統(tǒng),維持溫度穩(wěn)定。
| 參數(shù)類別 | 技術(shù)數(shù)據(jù) |
|---|---|
| 電壓調(diào)節(jié)范圍 | 10 – 3500 V,分辨率 1 V |
| 輸出誤差 | ≤ ± 2% |
| 電容范圍 | 25 – 3275 μF |
| 電阻范圍 | 50 – 600 Ω,可自動(dòng)匹配 |
| 電場(chǎng)強(qiáng)度 | 0.5 – 15 kV/cm(視電極間距) |
| 時(shí)間常數(shù) | 0.1 – 25 ms,可實(shí)時(shí)顯示 |
| 脈沖類型 | 指數(shù)衰減波、方波、多脈沖 |
| 放電響應(yīng)時(shí)間 | ≤ 10 μs |
| 存儲(chǔ)功能 | 可保存 ≥ 100 組實(shí)驗(yàn)參數(shù) |
| 數(shù)據(jù)接口 | USB 輸出實(shí)驗(yàn)記錄文件 |
| 尺寸與重量 | 主機(jī)約 33 × 26 × 15 cm,重 約 6 kg |
這些參數(shù)使 165-2661 能同時(shí)滿足微生物、動(dòng)物細(xì)胞、植物原生質(zhì)體及藥物載體體系的多樣化需求。
高精度電壓控制
通過閉環(huán)反饋系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸出電壓,偏差低于 ±2%,保證實(shí)驗(yàn)重復(fù)性。
多模式放電
支持單脈沖、高頻多脈沖及方波、指數(shù)波切換,以適應(yīng)不同細(xì)胞膜恢復(fù)特性。
智能化控制系統(tǒng)
內(nèi)置微處理器自動(dòng)計(jì)算時(shí)間常數(shù)與能量釋放曲線,可實(shí)時(shí)顯示放電狀態(tài)。
安全防護(hù)機(jī)制
具備蓋鎖檢測(cè)、自動(dòng)放電、過溫報(bào)警、過壓保護(hù)及電源接地保護(hù)。
可擴(kuò)展性強(qiáng)
可配合伯樂 Micropulser 模塊及 Electroporation Buffer 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高通量操作。
實(shí)驗(yàn)記錄與追溯
自動(dòng)保存實(shí)驗(yàn)參數(shù)與輸出波形,支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出用于科研歸檔。
伯樂 165-2661 可廣泛應(yīng)用于以下研究方向:
分子生物學(xué)與遺傳工程
質(zhì)粒導(dǎo)入、DNA 克隆、基因編輯(CRISPR/Cas9);
RNA 轉(zhuǎn)染、基因沉默、信號(hào)通路研究。
細(xì)胞生物學(xué)與蛋白表達(dá)
動(dòng)物細(xì)胞瞬時(shí)或穩(wěn)定轉(zhuǎn)染;
蛋白定位、功能驗(yàn)證與信號(hào)通路分析。
微生物工程
高效轉(zhuǎn)化大腸桿菌、乳酸菌、放線菌;
工業(yè)菌株代謝通路改造。
植物生物技術(shù)
原生質(zhì)體電穿孔導(dǎo)入外源基因;
植物瞬時(shí)表達(dá)與育種研究。
醫(yī)學(xué)與藥物研究
基因治療、細(xì)胞免疫療法、mRNA 疫苗載體測(cè)試;
電穿孔輔助藥物遞送與電化學(xué)療法。
納米與材料科學(xué)
納米顆粒、藥物載體進(jìn)入細(xì)胞機(jī)制研究;
電場(chǎng)調(diào)控下的生物材料反應(yīng)。
樣品洗滌去鹽,保持電導(dǎo)率 0.5 – 1.5 mS/cm;
調(diào)整細(xì)胞濃度,預(yù)冷至 4 ℃;
混合外源分子后裝入電擊杯。
進(jìn)入 Menu 設(shè)置 → 輸入電壓、電容、波形及脈沖次數(shù);
確認(rèn)時(shí)間常數(shù)在目標(biāo)范圍內(nèi);
保存方案后準(zhǔn)備執(zhí)行。
插入電擊杯,確認(rèn)蓋鎖;
按 Pulse 鍵執(zhí)行放電,系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示輸出數(shù)據(jù);
電擊完成后取出樣品進(jìn)行培養(yǎng)或分析。
實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,儀器自動(dòng)保存當(dāng)前參數(shù);
可通過 USB 接口導(dǎo)出 CSV 文件以便統(tǒng)計(jì)。
精準(zhǔn)可控的電場(chǎng)輸出
電壓分辨率 1 V,時(shí)間常數(shù)偏差 < ±0.1 ms,使結(jié)果高度一致。
兼容性強(qiáng)
支持多種電擊杯及樣品體系,用戶可自定義電阻、電容。
高重復(fù)性
在連續(xù)放電 500 次后輸出波形偏差不超過 1.8%,長期穩(wěn)定可靠。
數(shù)據(jù)化管理
每次實(shí)驗(yàn)參數(shù)、能量與波形自動(dòng)存檔,實(shí)現(xiàn)科研可追溯。
操作安全性高
自動(dòng)放電、蓋鎖保護(hù)、過壓與過流防護(hù)等多重措施確保安全。
維護(hù)成本低
模塊化設(shè)計(jì),易更換、易清潔,維護(hù)周期長。
電極保養(yǎng)
每次使用后清洗電擊杯并徹底晾干,防止電極氧化。
ShockPod 維護(hù)
保持內(nèi)部干燥清潔,定期檢查蓋鎖與電纜連接。
系統(tǒng)校準(zhǔn)
每 3 個(gè)月檢測(cè)輸出電壓偏差并校正;若偏差 > 2%,需檢修。
散熱系統(tǒng)
確保通風(fēng)口無灰塵堵塞,定期清理風(fēng)扇濾網(wǎng)。
環(huán)境要求
溫度 10–35 ℃,濕度 ≤ 75%,避免高濕與腐蝕性氣體。
操作時(shí)必須佩戴絕緣手套,避免觸摸電極;
放電前確保蓋鎖閉合;
不得使用含鹽或有機(jī)溶劑的高導(dǎo)液體;
實(shí)驗(yàn)臺(tái)面保持干燥,避免液體溢出;
出現(xiàn)閃光、煙霧或異味時(shí)立即斷電并檢查;
所有廢棄樣品高壓滅菌后方可棄置。
| 應(yīng)用類型 | 樣品 | 電壓 (V) | 電場(chǎng)強(qiáng)度 (kV/cm) | 成功率 |
|---|---|---|---|---|
| 質(zhì)粒轉(zhuǎn)化 | E. coli | 2000 | 10 | > 95% |
| 酵母導(dǎo)入 | S. cerevisiae | 1400 | 7 | > 90% |
| CHO 轉(zhuǎn)染 | 動(dòng)物細(xì)胞 | 600 | 1.5 | > 80% |
| 植物原生質(zhì)體 | 煙草 | 700 | 1.75 | > 85% |
| 藥物電穿孔 | 黑色素瘤模型 | 800 V/cm | — | 效率提升 10 倍 |
伯樂電穿孔儀 165-2661 的推出極大地推動(dòng)了非病毒基因?qū)爰夹g(shù)的發(fā)展。它以物理方式取代傳統(tǒng)化學(xué)轉(zhuǎn)染或病毒載體轉(zhuǎn)導(dǎo),具有以下科研價(jià)值:
安全性高:無病毒基因整合風(fēng)險(xiǎn),適合臨床細(xì)胞制備;
通用性強(qiáng):幾乎適用于所有生物體系;
效率穩(wěn)定:通過可控電場(chǎng)獲得高導(dǎo)入率;
節(jié)省成本:耗材少,操作簡便,維護(hù)周期長;
可重復(fù)性高:適合標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化研究流程。
隨著生物技術(shù)與電子控制技術(shù)的進(jìn)步,電穿孔儀的應(yīng)用正由單純的基因?qū)胪卣沟?strong>精準(zhǔn)藥物遞送、細(xì)胞治療、疫苗開發(fā)與納米生物工程等領(lǐng)域。
未來版本將更多融合智能算法與參數(shù)學(xué)習(xí)模型,使電壓、電容及時(shí)間常數(shù)自動(dòng)匹配樣品類型,實(shí)現(xiàn)智能化穿孔控制。
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