伯樂電穿孔儀 165-2661 是一款專為基因轉(zhuǎn)化、分子導(dǎo)入和細(xì)胞電穿孔實驗設(shè)計的高性能儀器。
其核心運(yùn)行原理是:通過在極短時間內(nèi)施加高壓電場,使細(xì)胞膜瞬時產(chǎn)生可逆微孔,從而讓外源 DNA、RNA、蛋白質(zhì)或其他分子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。
在運(yùn)行過程中,165-2661 將高壓能量精確地儲存在電容中,并在控制系統(tǒng)指令下迅速釋放。
儀器內(nèi)置的自動校準(zhǔn)、能量檢測與安全保護(hù)機(jī)制,使其能夠在高壓環(huán)境下安全、穩(wěn)定地工作。
正確掌握其運(yùn)行方法,不僅能提高實驗成功率,還能最大限度延長設(shè)備壽命并確保操作者安全。
室溫控制在 20–25 ℃;
相對濕度 ≤ 70%;
工作臺平整、絕緣、防潮;
避免陽光直射與電磁干擾源;
周圍無易燃易爆物品。
在運(yùn)行前應(yīng)逐項檢查:
電源線與接地線連接穩(wěn)固;
ShockPod 電擊槽內(nèi)部干燥、無鹽漬或液體殘留;
電擊杯表面清潔無裂痕;
通風(fēng)口暢通,風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)正常;
打開電源后系統(tǒng)自動自檢,屏幕顯示 “SELF TEST PASSED”;
若出現(xiàn)報警代碼,應(yīng)立即停止操作,查明原因。
細(xì)胞樣品:處于對數(shù)生長期,活性高;
緩沖液:低離子強(qiáng)度(導(dǎo)電率 < 1.5 mS/cm),常用 10% 甘露醇或蔗糖緩沖液;
外源分子:高純度 DNA/RNA/蛋白,無鹽殘留;
電擊杯:按實驗類型選擇 0.1 cm、0.2 cm 或 0.4 cm 間距;
預(yù)冷步驟:樣品與電擊杯在冰上放置 5–10 分鐘,以降低熱損傷。
接通電源后,主機(jī)自動檢測高壓模塊、電容、電阻及蓋鎖狀態(tài);
屏幕進(jìn)入主菜單界面,顯示上次使用參數(shù);
當(dāng)指示燈由紅轉(zhuǎn)綠,表示系統(tǒng)處于 “READY” 狀態(tài),可進(jìn)行下一步操作。
初始化過程確保電路穩(wěn)定、參數(shù)準(zhǔn)確,是運(yùn)行前的必要步驟。
按 “MENU” 鍵進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)置,選擇 Manual Setup(手動) 或 Preset Protocol(預(yù)設(shè)方案)。
| 參數(shù) | 范圍 | 作用 | 推薦值(參考) | 
|---|---|---|---|
| 電壓(V) | 10–3500 V | 控制電場強(qiáng)度 | 細(xì)菌 2000 V,酵母 1500 V,哺乳動物 600 V | 
| 電容(μF) | 25–3275 | 決定能量與時間常數(shù) | 細(xì)菌 25 μF,酵母 500 μF,哺乳動物 800 μF | 
| 電阻(Ω) | 50–600(自動) | 控制衰減速率 | 默認(rèn) Auto-R | 
| 波形類型 | 指數(shù)波 / 方波 | 選擇能量釋放模式 | 微生物用指數(shù)波,真核細(xì)胞用方波 | 
| 脈沖次數(shù) | 1–10 次 | 控制電擊頻次 | 一般 1–3 次 | 
| 間隔時間 | 0.5–2 s | 多脈沖間休息 | 默認(rèn) 1 s | 
確認(rèn)設(shè)定的電壓、電容值在儀器允許范圍內(nèi);
電極間距與樣品體積匹配;
系統(tǒng)自動計算時間常數(shù) τ(τ = R × C),并在界面顯示。
按 “SAVE” 鍵,輸入實驗名稱(如 Ecoli-2000V-25uF),以便后續(xù)調(diào)用。
將預(yù)冷細(xì)胞與外源 DNA 混勻;
用無菌移液器吸取樣品注入電擊杯(約占 70–80% 體積);
輕輕敲擊杯壁排除氣泡;
用干凈紗布擦拭杯外壁;
將電擊杯放入 ShockPod 電極槽中;
合上蓋鎖至“咔噠”定位,系統(tǒng)顯示 “LID CLOSED – READY TO RUN”。
此步驟確保電極接觸良好和安全閉鎖,防止放電異常。
按 “PULSE” 鍵啟動充電;
屏幕顯示 “CHARGING…”;
當(dāng)達(dá)到設(shè)定電壓后,提示 “READY TO PULSE”。
按 “ENTER” 鍵執(zhí)行放電;
系統(tǒng)自動釋放儲能電容的能量;
屏幕顯示實際電壓、電流與時間常數(shù) τ;
放電持續(xù)時間通常為 4–8 ms;
放電結(jié)束后顯示 “COMPLETE” 并記錄數(shù)據(jù)。
實驗結(jié)束后,系統(tǒng)會自動在 5–10 秒內(nèi)釋放殘余電荷,確保操作安全。
放電結(jié)束后靜置 10 秒;
打開蓋鎖,取出電擊杯;
將樣品立即轉(zhuǎn)入適溫培養(yǎng)液中恢復(fù)。
| 樣品類型 | 恢復(fù)培養(yǎng)條件 | 時間 | 
|---|---|---|
| E. coli | SOC 培養(yǎng)基,37 ℃ | 45–60 分鐘 | 
| 酵母 | YPD,30 ℃ | 1 小時 | 
| 哺乳動物細(xì)胞 | 完全培養(yǎng)基,37 ℃,5% CO? | 2 小時 | 
| 原生質(zhì)體 | 甘露醇緩沖液,25 ℃ | 1 小時 | 
恢復(fù)階段允許細(xì)胞修復(fù)膜結(jié)構(gòu)并啟動基因表達(dá)。
165-2661 自動記錄每次運(yùn)行參數(shù),包括:
設(shè)定電壓、電容、波形類型;
實際輸出電壓與電流;
時間常數(shù) τ;
能量釋放率(Energy Efficiency,%);
實驗日期與編號。
插入 USB 存儲設(shè)備;
菜單選擇 “Data → Export”;
選擇記錄批次;
導(dǎo)出文件格式:.csv。
導(dǎo)出的文件可直接導(dǎo)入 Excel 進(jìn)行統(tǒng)計分析與報告生成。
儀器運(yùn)行前確保蓋鎖閉合;
嚴(yán)禁觸摸 ShockPod 內(nèi)電極;
樣品液體不得含鹽或氣泡;
放電后需等待至少 10 秒再開蓋;
操作時佩戴絕緣手套;
若出現(xiàn)閃光、異味或異常聲響,立即斷電;
避免連續(xù)高頻放電,防止電容過熱;
操作完畢后關(guān)閉電源并拔掉插頭。
關(guān)閉電源并等待放電完成;
使用無水乙醇或 70% 酒精擦拭 ShockPod 內(nèi)壁、電擊杯外部;
保持設(shè)備干燥;
每次實驗后檢查電極觸點(diǎn)是否氧化。
| 項目 | 周期 | 內(nèi)容 | 
|---|---|---|
| 電壓校準(zhǔn) | 每 3 個月 | 檢查偏差 ≤ ±1% | 
| 電容檢測 | 每 6 個月 | 校準(zhǔn)時間常數(shù) τ | 
| 散熱清理 | 每季度 | 清除通風(fēng)口灰塵 | 
| 接地測試 | 每半年 | 電阻 ≤ 1 Ω | 
| 系統(tǒng)升級 | 每年 | 更新控制固件 | 
維護(hù)工作確保系統(tǒng)運(yùn)行長期穩(wěn)定。
| 現(xiàn)象 | 原因 | 解決方法 | 
|---|---|---|
| 無法放電 | 蓋鎖未閉合或觸點(diǎn)臟污 | 清潔觸點(diǎn)并重新鎖蓋 | 
| 出現(xiàn)電弧 | 樣品含鹽或氣泡 | 更換緩沖液并排氣泡 | 
| 電壓偏低 | 電源不穩(wěn)或電容老化 | 檢查電源或更換模塊 | 
| 時間常數(shù)異常 | 電阻匹配錯誤 | 啟用自動匹配模式 | 
| 溫度報警 | 散熱不良或長時間放電 | 暫停運(yùn)行并冷卻 | 
樣品導(dǎo)電率
維持在 0.5–1.5 mS/cm;導(dǎo)電性過高易引發(fā)電弧。
電場強(qiáng)度
起始電壓取推薦值的 80%,逐步調(diào)整至最優(yōu)點(diǎn)。
時間常數(shù)
τ 控制在 4–8 ms 區(qū)間效果最佳。
多脈沖運(yùn)行
對哺乳動物細(xì)胞可使用 2–3 次脈沖模式,間隔 1 s。
溫度控制
所有樣品與電擊杯預(yù)冷可減少熱效應(yīng)。
數(shù)據(jù)積累
建議建立參數(shù)數(shù)據(jù)庫,記錄轉(zhuǎn)化效率與細(xì)胞存活率的對應(yīng)關(guān)系。
每月進(jìn)行一次性能驗證,確認(rèn)系統(tǒng)輸出穩(wěn)定性。
電壓驗證:輸出偏差 ≤ ±2%;
時間常數(shù)驗證:與理論值差 ≤ 0.05 ms;
能量釋放率:≥ 90%;
重復(fù)放電穩(wěn)定性:100 次放電波動 < 1.5%。
若不符合要求,應(yīng)執(zhí)行系統(tǒng)自動校準(zhǔn)功能。
165-2661 的整個運(yùn)行流程可概括為八個步驟:
系統(tǒng)自檢:啟動后檢測電路與溫度;
參數(shù)設(shè)定:輸入電壓、電容、波形等;
充電階段:電容儲能至目標(biāo)值;
狀態(tài)檢測:確保蓋鎖閉合、安全回路正常;
放電執(zhí)行:觸發(fā)高壓脈沖;
信號采集:記錄電壓曲線與 τ 值;
數(shù)據(jù)存儲:保存實驗記錄;
安全放電:自動釋放殘余電荷。
該流程完全由中央處理單元自動控制,保證每次運(yùn)行精確一致。
電壓:2000 V
電容:25 μF
電極間距:0.2 cm
時間常數(shù) τ ≈ 4.8 ms
成功率:> 90%
電壓:650 V
電容:800 μF
波形:方波 × 2 次 (間隔 1 s)
時間常數(shù) τ ≈ 7.2 ms
成功率:約 85%,細(xì)胞活性高。
這些實例說明正確運(yùn)行可獲得高效率與高存活率的結(jié)果。
嚴(yán)格遵守操作規(guī)范,不擅自修改高壓參數(shù);
不得在開蓋狀態(tài)下運(yùn)行;
確保設(shè)備與操作者均良好接地;
使用絕緣工具處理電擊杯;
每次實驗結(jié)束后關(guān)閉電源并放電。
165-2661 支持連續(xù)運(yùn)行模式,適合高通量實驗。
但為保證穩(wěn)定性,應(yīng)注意:
每放電 20 次后暫停 2 分鐘降溫;
每天工作結(jié)束后執(zhí)行一次空載測試;
每月清潔電極觸點(diǎn),防止氧化。
長期維護(hù)得當(dāng),儀器可連續(xù)穩(wěn)定工作超過 100 000 次放電周期。
運(yùn)行結(jié)束后可利用導(dǎo)出的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行統(tǒng)計分析:
電壓與時間常數(shù)關(guān)系;
轉(zhuǎn)化效率與電場強(qiáng)度趨勢;
不同參數(shù)下的細(xì)胞存活率;
能量釋放曲線。
通過分析,可建立各體系的最優(yōu)運(yùn)行條件庫,提高實驗可重復(fù)性。
精確能量控制:電壓、電容雙重閉環(huán)調(diào)節(jié);
智能反饋機(jī)制:實時采集與自校準(zhǔn);
多波形可選:指數(shù)衰減波與方波自由切換;
高安全設(shè)計:蓋鎖保護(hù)、過壓報警、自動放電;
強(qiáng)數(shù)據(jù)功能:自動記錄與導(dǎo)出;
兼容多體系:適用于細(xì)菌、酵母、動物與植物細(xì)胞;
穩(wěn)定可靠:長時間運(yùn)行偏差極小。
          
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