伯樂(lè)(Bio-Rad)GenePulser Xcell 電穿孔儀是一款高性能的電穿孔系統(tǒng),主要用于將核酸、蛋白質(zhì)或其他生物大分子導(dǎo)入細(xì)胞。該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于細(xì)菌、酵母、哺乳動(dòng)物細(xì)胞、植物原生質(zhì)體等多種細(xì)胞類(lèi)型中,具有操作簡(jiǎn)便、參數(shù)可控、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。
系統(tǒng)由主機(jī)、電容放電模塊、波形控制模塊、樣品電擊槽及配套電極組成。GenePulser Xcell 通過(guò)產(chǎn)生短暫且高強(qiáng)度的電場(chǎng),使細(xì)胞膜瞬時(shí)可滲透,從而促進(jìn)外源 DNA 或 RNA 分子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。其設(shè)計(jì)既保證了實(shí)驗(yàn)的高效率,又注重安全與穩(wěn)定性。
主要特征包括:
多模式支持:可進(jìn)行指數(shù)衰減脈沖(Exponential Decay)與方波脈沖(Square Wave)兩種模式;
智能控制:內(nèi)置微處理器控制系統(tǒng),可精準(zhǔn)設(shè)定電壓、電容、電阻及脈沖時(shí)間;
可視化顯示:液晶屏實(shí)時(shí)顯示參數(shù)與運(yùn)行狀態(tài);
數(shù)據(jù)可追溯:具備實(shí)驗(yàn)程序存儲(chǔ)和結(jié)果輸出功能;
高安全性:具有自動(dòng)放電與過(guò)載保護(hù)設(shè)計(jì)。
電穿孔(Electroporation)是一種物理性轉(zhuǎn)染方法,依靠瞬時(shí)高電場(chǎng)作用使細(xì)胞膜形成可逆性微孔。當(dāng)電場(chǎng)撤除后,細(xì)胞膜修復(fù),部分外源分子被困在細(xì)胞內(nèi),實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)染。
其基本過(guò)程包括三個(gè)階段:
電場(chǎng)作用期:外加高壓導(dǎo)致細(xì)胞膜電位升高,形成納米級(jí)通道;
分子導(dǎo)入期:外源 DNA 或 RNA 通過(guò)這些瞬時(shí)通道進(jìn)入細(xì)胞;
膜修復(fù)期:電壓結(jié)束后,膜通道關(guān)閉,細(xì)胞恢復(fù)完整性。
電場(chǎng)強(qiáng)度、脈沖時(shí)間、緩沖液電導(dǎo)率和溫度是影響電穿孔效果的關(guān)鍵因素。GenePulser Xcell 可精準(zhǔn)調(diào)控這些參數(shù),最大化轉(zhuǎn)染效率并降低細(xì)胞死亡率。
主機(jī):核心控制單元,包含電容充電模塊、電壓調(diào)節(jié)單元和微處理系統(tǒng);
顯示屏與控制面板:用于設(shè)定參數(shù)、監(jiān)控進(jìn)度及顯示輸出;
電極槽(Cuvette Holder):放置含樣品的電穿孔杯;
連接接口:用于連接不同電極模塊,如細(xì)胞類(lèi)型不同可選用不同間距電極;
安全接地接口:確保放電過(guò)程中的安全運(yùn)行;
數(shù)據(jù)接口:可通過(guò) USB 輸出實(shí)驗(yàn)參數(shù)和結(jié)果。
確認(rèn)電源線完好并可靠接地;
檢查電極槽清潔無(wú)殘留液;
打開(kāi)主機(jī)電源,確認(rèn)顯示正常;
若長(zhǎng)時(shí)間未使用,應(yīng)先空載測(cè)試。
選用電穿孔專(zhuān)用緩沖液或低離子強(qiáng)度介質(zhì);
細(xì)胞應(yīng)處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期,活力高;
外源 DNA/RNA 需高純度、無(wú)蛋白或鹽離子污染;
使用一次性電穿孔杯,常見(jiàn)間距為 0.2 cm 或 0.4 cm。
操作人員需佩戴絕緣手套;
嚴(yán)禁帶電開(kāi)蓋或接觸電極;
放電結(jié)束后等待儀器自動(dòng)放電完畢再取樣。
打開(kāi)電源;
儀器自檢完成后進(jìn)入主界面;
根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求選擇工作模式:指數(shù)衰減或方波;
設(shè)置參數(shù),如電壓(V)、電容(μF)、電阻(Ω)或脈沖時(shí)間(ms);
進(jìn)行空載測(cè)試,確認(rèn)無(wú)報(bào)警。
將細(xì)胞懸液與外源 DNA 混合;
轉(zhuǎn)移至無(wú)氣泡的電穿孔杯中;
插入電極槽,確保電極接觸良好;
關(guān)閉防護(hù)蓋。
按下 “PULSE” 按鈕;
系統(tǒng)自動(dòng)充電并在設(shè)定參數(shù)下放電;
屏幕顯示脈沖波形與實(shí)際輸出參數(shù);
完成后儀器提示“PULSE COMPLETE”。
待自動(dòng)放電結(jié)束后取出電穿孔杯;
立即將細(xì)胞轉(zhuǎn)移至復(fù)蘇培養(yǎng)基;
靜置 5–10 分鐘以促進(jìn)膜修復(fù);
隨后進(jìn)行培養(yǎng)、篩選或檢測(cè)。
適用于細(xì)菌、酵母等原核生物。
主要參數(shù):
電壓范圍:200–2500 V;
電容范圍:25–3300 μF;
外部電阻:0–1000 Ω;
輸出波形:電壓隨時(shí)間指數(shù)衰減。
適用于哺乳動(dòng)物細(xì)胞和植物原生質(zhì)體。
主要參數(shù):
電壓范圍:10–1000 V;
脈沖時(shí)間:0.05–99.9 ms;
可設(shè)置單脈沖或多脈沖;
波形平穩(wěn),能量釋放均勻。
電壓過(guò)低:轉(zhuǎn)染效率低;
電壓過(guò)高:細(xì)胞死亡率上升;
電容增大:脈沖持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng);
介質(zhì)導(dǎo)電性高:能量消耗快,需降低電壓;
每種細(xì)胞應(yīng)先進(jìn)行參數(shù)梯度實(shí)驗(yàn)以確定最優(yōu)條件。
使用無(wú)離子水沖洗電極槽;
擦干表面,防止電極氧化;
定期檢查電纜及接口;
每三個(gè)月校驗(yàn)一次輸出電壓;
若長(zhǎng)期不使用,應(yīng)拔掉電源并防潮保存。
嚴(yán)禁非專(zhuān)業(yè)人員拆機(jī);
實(shí)驗(yàn)區(qū)域應(yīng)干燥、無(wú)導(dǎo)電液體;
使用后等待自動(dòng)放電完成再處理;
若出現(xiàn)報(bào)警提示,應(yīng)立即斷電檢查;
建議每次實(shí)驗(yàn)前后記錄運(yùn)行日志,確保數(shù)據(jù)可追溯。
| 問(wèn)題現(xiàn)象 | 可能原因 | 解決措施 | 
|---|---|---|
| 無(wú)脈沖輸出 | 電極接觸不良或參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤 | 檢查電極槽并重新設(shè)定參數(shù) | 
| 電弧放電 | 樣品中有氣泡或?qū)щ婋x子濃度高 | 去除氣泡,使用低離子緩沖液 | 
| 轉(zhuǎn)染效率低 | 電壓不足或DNA質(zhì)量差 | 提高電壓,優(yōu)化DNA純度 | 
| 樣品加熱或細(xì)胞死亡率高 | 電壓過(guò)高或脈沖過(guò)長(zhǎng) | 降低電壓或縮短脈沖時(shí)間 | 
| 屏幕報(bào)警“OVERLOAD” | 內(nèi)部短路或液體外溢 | 停機(jī)清潔并重新測(cè)試 | 
大腸桿菌感受態(tài)制備與轉(zhuǎn)化
使用 0.2 cm 間距電極杯,設(shè)定電壓 2.5 kV、電容 25 μF。放電后立即加入 1 mL SOC 培養(yǎng)基,37℃ 復(fù)蘇 1 小時(shí),再進(jìn)行抗性篩選。
CHO 細(xì)胞轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)
使用方波模式,電壓 250 V,脈沖時(shí)間 10 ms,間隔 0.5 s,連續(xù) 2 次脈沖。隨后置于含血清培養(yǎng)基中復(fù)蘇。
酵母電轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)
電壓 1.5 kV,電容 50 μF,電阻 200 Ω,細(xì)胞處理液中含 1 M 山梨醇以提高存活率。
月度維護(hù):清潔外殼、檢查接地;
季度維護(hù):檢測(cè)電極導(dǎo)通性、確認(rèn)輸出波形;
年度維護(hù):由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員校準(zhǔn)電壓與時(shí)間精度;
使用記錄:每次操作后記錄日期、操作者、參數(shù)與結(jié)果。
通過(guò)規(guī)范化維護(hù)可延長(zhǎng)設(shè)備壽命,確保每次電穿孔結(jié)果的重復(fù)性。
GenePulser Xcell 電穿孔儀以其精確的電控技術(shù)、廣泛的細(xì)胞適用范圍及高度安全的操作系統(tǒng),在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮著核心作用。掌握合理的參數(shù)設(shè)置與操作規(guī)范,不僅能顯著提升轉(zhuǎn)染效率,還能減少細(xì)胞損傷。
對(duì)于科研人員而言,該系統(tǒng)提供了一個(gè)穩(wěn)定、高效、可重復(fù)的電穿孔平臺(tái),是基因工程、蛋白表達(dá)及細(xì)胞改造實(shí)驗(yàn)中不可或缺的重要工具。
          
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