質(zhì)保3年只換不修,廠(chǎng)家長(zhǎng)沙實(shí)了個(gè)驗(yàn)儀器制造有限公司
伯樂(lè)(Bio-Rad)Genepulser Xcell電穿孔儀是一款高性能的電穿孔設(shè)備,廣泛應(yīng)用于基因?qū)?、轉(zhuǎn)染、細(xì)胞工程及藥物遞送等領(lǐng)域。其核心技術(shù)通過(guò)短暫的高電壓脈沖在細(xì)胞膜上形成可逆性微孔,進(jìn)而使外源性物質(zhì)(如DNA、RNA或蛋白質(zhì))進(jìn)入細(xì)胞。為了獲得最佳的實(shí)驗(yàn)效果,精確的參數(shù)設(shè)置至關(guān)重要。
本篇文章將詳細(xì)介紹如何設(shè)置Genepulser Xcell電穿孔儀的關(guān)鍵參數(shù),包括電壓、電容、電阻、脈沖類(lèi)型、時(shí)間常數(shù)等,幫助實(shí)驗(yàn)人員根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)需求優(yōu)化設(shè)備設(shè)置,以提高轉(zhuǎn)化效率、轉(zhuǎn)染效率并確保細(xì)胞存活。
伯樂(lè)Genepulser Xcell電穿孔儀利用高電壓脈沖作用于細(xì)胞,使細(xì)胞膜瞬時(shí)形成孔洞,外源分子得以進(jìn)入細(xì)胞。設(shè)備通過(guò)對(duì)電壓、脈沖時(shí)間、電容等參數(shù)的精確控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類(lèi)型細(xì)胞的定制化電穿孔操作。該儀器具有廣泛的適用性,可用于細(xì)菌、酵母、哺乳動(dòng)物細(xì)胞、植物細(xì)胞等多種細(xì)胞類(lèi)型。
主機(jī)控制單元:負(fù)責(zé)輸出控制信號(hào)并監(jiān)控電壓與電流。
Pulse Controller模塊:用于調(diào)節(jié)電壓、電容與時(shí)間常數(shù),控制放電過(guò)程。
ShockPod電擊槽:電極間距可調(diào),提供均勻的電場(chǎng)分布。
電場(chǎng)強(qiáng)度通過(guò)電壓(V)與電極間距(d)的關(guān)系計(jì)算得出:
E=VdE = \frac{V}55zzrvxE=dV
在脈沖過(guò)程中,電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大時(shí),細(xì)胞膜會(huì)瞬時(shí)產(chǎn)生微孔,允許外源分子通過(guò)這些孔洞進(jìn)入細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)的成功與否往往取決于電場(chǎng)強(qiáng)度、電容設(shè)置與脈沖時(shí)間的優(yōu)化。
電壓是電穿孔儀最關(guān)鍵的參數(shù)之一,直接影響細(xì)胞膜的擊穿閾值。電壓設(shè)置過(guò)低可能導(dǎo)致無(wú)法有效穿孔,過(guò)高則可能導(dǎo)致細(xì)胞膜不可逆破裂,導(dǎo)致細(xì)胞死亡。電壓通常由實(shí)驗(yàn)樣品的類(lèi)型、目標(biāo)轉(zhuǎn)化效率以及設(shè)備的電場(chǎng)強(qiáng)度限制來(lái)決定。
細(xì)胞類(lèi)型與電壓設(shè)定:
大腸桿菌(E. coli):通常電壓設(shè)置為1500 V至2500 V,適合較小細(xì)胞。
酵母(Saccharomyces cerevisiae):電壓設(shè)定為1500 V至2000 V。
哺乳動(dòng)物細(xì)胞(如HEK293):電壓通常在1000 V至1500 V之間,低電壓有助于保持細(xì)胞活性。
植物細(xì)胞與原生質(zhì)體:電壓設(shè)置一般較低,通常為600 V至1200 V。
電壓計(jì)算:
根據(jù)電極間距與目標(biāo)電場(chǎng)強(qiáng)度,可以通過(guò)以下公式計(jì)算所需電壓:
V=E×dV = E \times dV=E×d
例如,如果目標(biāo)電場(chǎng)強(qiáng)度為10 kV/cm,電極間距為0.2 cm,那么電壓需要設(shè)置為2000 V。
電容控制放電的持續(xù)時(shí)間,通常是決定電流大小和電流釋放速率的關(guān)鍵因素。電容較大時(shí),放電時(shí)間較長(zhǎng),有助于細(xì)胞膜形成穩(wěn)定的孔洞,但若電容設(shè)置過(guò)大,則可能導(dǎo)致過(guò)度穿孔并損傷細(xì)胞。
電容選擇:
對(duì)于細(xì)菌和酵母,通常選擇25 μF至50 μF的電容。
對(duì)于哺乳動(dòng)物細(xì)胞或植物細(xì)胞,電容可以設(shè)置為200 μF至960 μF,較大的電容可幫助提高轉(zhuǎn)化效率并適應(yīng)細(xì)胞修復(fù)的需求。
電阻與電容共同決定了電流的釋放時(shí)間和強(qiáng)度。電阻過(guò)低會(huì)導(dǎo)致電流過(guò)大,容易造成細(xì)胞膜過(guò)度損傷;電阻過(guò)高則可能導(dǎo)致電流過(guò)小,穿孔效率降低。電阻一般設(shè)置為200 Ω,但在某些實(shí)驗(yàn)中也可調(diào)整。
電阻與電容的關(guān)系:
時(shí)間常數(shù)τ = R × C。時(shí)間常數(shù)決定了電流衰減的速度,從而影響膜孔的持續(xù)時(shí)間。
較低電阻設(shè)置:適合快速穿孔且對(duì)膜造成較少傷害的實(shí)驗(yàn)。
較高電阻設(shè)置:適合要求較長(zhǎng)電流持續(xù)時(shí)間的實(shí)驗(yàn),通常用于復(fù)雜細(xì)胞系統(tǒng)。
伯樂(lè)Genepulser Xcell支持多種脈沖波形類(lèi)型,包括指數(shù)衰減波、方波和雙脈沖等。每種波形適用于不同類(lèi)型的細(xì)胞與實(shí)驗(yàn)需求。
指數(shù)衰減波:該波形在最初幾毫秒內(nèi)釋放較高電壓,隨后電壓快速衰減。常用于微生物細(xì)胞,因其能夠短時(shí)間內(nèi)形成孔洞并減少細(xì)胞損傷。
方波:電場(chǎng)強(qiáng)度維持恒定時(shí)間,適合需要均勻、穩(wěn)定電場(chǎng)的哺乳動(dòng)物細(xì)胞。
雙脈沖波:在第一個(gè)脈沖后稍作休息,再施加第二次電擊,有助于細(xì)胞膜修復(fù)及提高外源物質(zhì)的導(dǎo)入效率。適合較大體積樣品或難轉(zhuǎn)染細(xì)胞。
脈沖次數(shù)與時(shí)間通常根據(jù)目標(biāo)細(xì)胞類(lèi)型與樣品體積來(lái)調(diào)整,一般在1至5次之間。
為獲得最佳轉(zhuǎn)化效率,建議進(jìn)行電壓梯度優(yōu)化實(shí)驗(yàn)??梢詮妮^低電壓開(kāi)始設(shè)置(例如1000 V),逐步增加電壓,觀(guān)察轉(zhuǎn)化效率與細(xì)胞存活率的變化。最佳電壓通常在轉(zhuǎn)化率和存活率之間達(dá)到平衡。過(guò)高的電壓雖然能提高外源物質(zhì)導(dǎo)入效率,但會(huì)增加細(xì)胞死亡的風(fēng)險(xiǎn)。
不同細(xì)胞類(lèi)型對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的敏感性不同。在選擇電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí),必須考慮細(xì)胞膜的厚度與導(dǎo)電特性。
細(xì)菌細(xì)胞:通常對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的適應(yīng)性較強(qiáng),較高的電壓也不會(huì)對(duì)細(xì)胞造成過(guò)大傷害。
酵母和真核細(xì)胞:需要較低的電場(chǎng)強(qiáng)度以保持細(xì)胞膜的可修復(fù)性和轉(zhuǎn)化效率。
動(dòng)物細(xì)胞:電場(chǎng)強(qiáng)度的設(shè)置需要小心,過(guò)高的電場(chǎng)強(qiáng)度容易導(dǎo)致細(xì)胞死亡,因此必須選擇相對(duì)較低的電壓和合適的電容組合。
較長(zhǎng)的時(shí)間常數(shù)可以使電流持續(xù)時(shí)間增加,這對(duì)于膜的穩(wěn)定性和外源物質(zhì)的順利導(dǎo)入至關(guān)重要。然而,過(guò)長(zhǎng)的電流作用時(shí)間可能對(duì)細(xì)胞造成不可逆損傷。因此,適當(dāng)?shù)臅r(shí)間常數(shù)(τ)需要根據(jù)細(xì)胞類(lèi)型與實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
電壓:1800 V
電容:25 μF
電阻:200 Ω
電極間距:0.2 cm
電場(chǎng)強(qiáng)度:9 kV/cm
脈沖類(lèi)型:指數(shù)衰減波
結(jié)果:轉(zhuǎn)化率達(dá)到1.2 × 10? cfu/μg DNA,存活率為92%。
電壓:1200 V
電容:200 μF
電阻:200 Ω
電極間距:0.2 cm
電場(chǎng)強(qiáng)度:6 kV/cm
脈沖類(lèi)型:方波
結(jié)果:GFP陽(yáng)性細(xì)胞率為68%,存活率為80%。
電壓:1000 V
電容:960 μF
電阻:200 Ω
電極間距:0.4 cm
電場(chǎng)強(qiáng)度:2.5 kV/cm
脈沖類(lèi)型:雙脈沖
結(jié)果:轉(zhuǎn)化效率為18%,原生質(zhì)體破裂率低于10%。
問(wèn)題:放電過(guò)程中出現(xiàn)電弧
解決方案:降低電場(chǎng)強(qiáng)度,檢查緩沖液電導(dǎo)率并確保氣泡已排除。
問(wèn)題:轉(zhuǎn)化率低
解決方案:優(yōu)化電壓與電容設(shè)置,調(diào)整脈沖次數(shù)與時(shí)間常數(shù),選擇合適的電場(chǎng)強(qiáng)度。
問(wèn)題:細(xì)胞存活率過(guò)低
解決方案:調(diào)整電場(chǎng)強(qiáng)度,采用低電壓模式,優(yōu)化復(fù)蘇方法,增加細(xì)胞恢復(fù)時(shí)間。
人員安全:在操作電穿孔儀時(shí),操作者必須穿戴絕緣手套、防護(hù)眼鏡等個(gè)人防護(hù)裝備。
設(shè)備安全:確保電源接地良好,使用過(guò)程中嚴(yán)禁觸碰ShockPod內(nèi)部或高壓線(xiàn)。
設(shè)備維護(hù):定期檢查電極與電容,確保設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定。每次使用后清潔設(shè)備并存儲(chǔ)在干燥、清潔的環(huán)境中。
伯樂(lè)Genepulser Xcell電穿孔儀提供了精確控制電壓、電場(chǎng)強(qiáng)度、脈沖時(shí)間和電容的功能,能夠滿(mǎn)足多種細(xì)胞類(lèi)型的電穿孔需求。通過(guò)合理設(shè)置和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù),可以大幅提高轉(zhuǎn)化效率、轉(zhuǎn)染效率,并確保細(xì)胞存活。了解不同細(xì)胞類(lèi)型的最佳電場(chǎng)強(qiáng)度和電壓范圍,并進(jìn)行細(xì)致的實(shí)驗(yàn)優(yōu)化,是實(shí)現(xiàn)高效基因?qū)肱c轉(zhuǎn)染的關(guān)鍵。
          
          杭州實(shí)了個(gè)驗(yàn)生物科技有限公司