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Gene Pulser Xcell 電穿孔儀 是美國(guó)伯樂(lè)公司（Bio-Rad）研發(fā)的一款高性能電穿孔系統(tǒng)，用于將外源DNA、RNA或蛋白質(zhì)引入細(xì)胞內(nèi)。該儀器以高電壓脈沖的方式暫時(shí)改變細(xì)胞膜通透性，從而使大分子物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞。
其廣泛應(yīng)用于細(xì)菌、酵母、植物原生質(zhì)體、動(dòng)物細(xì)胞等多種類(lèi)型樣品的基因轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，具備精確控制、重復(fù)性強(qiáng)、安全性高的優(yōu)點(diǎn)。
主機(jī)（Gene Pulser Xcell Main Unit）：控制電壓、電容、電阻等參數(shù)。
電穿孔模塊（ShockPod Module）：根據(jù)細(xì)胞類(lèi)型可選擇不同模塊，如：
Bacteria/Yeast 模塊；
Mammalian 模塊；
Plant 模塊。
Cuvette Holder 電擊槽：用于放置電穿孔杯（cuvette），保證電極間距穩(wěn)定。
顯示屏與控制按鍵：便于操作者輸入和監(jiān)控實(shí)驗(yàn)參數(shù)。
安全連接線(xiàn)與接地裝置：確保操作安全，防止電擊風(fēng)險(xiǎn)。
電穿孔是一種物理轉(zhuǎn)化方法。當(dāng)瞬間高電壓施加于細(xì)胞懸液時(shí)，細(xì)胞膜上的脂質(zhì)雙層會(huì)暫時(shí)形成納米級(jí)孔洞，使核酸分子進(jìn)入細(xì)胞。電場(chǎng)撤去后，膜結(jié)構(gòu)迅速恢復(fù)完整性，從而實(shí)現(xiàn)非破壞性基因?qū)?/strong>。
影響電穿孔效率的主要因素包括：
電場(chǎng)強(qiáng)度（E = V/d）；
脈沖時(shí)間（τ = RC）；
緩沖液電導(dǎo)率；
樣品濃度及溫度。
在正式操作前，需完成以下準(zhǔn)備：
電源檢查
確保接地良好；
使用穩(wěn)定電源，避免電壓波動(dòng)；
檢查電源線(xiàn)、連接線(xiàn)是否完好。
模塊選擇
根據(jù)實(shí)驗(yàn)類(lèi)型選擇相應(yīng)模塊；
確保模塊正確插入主機(jī)接口，指示燈點(diǎn)亮表示連接成功。
儀器自檢
開(kāi)機(jī)后系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)電容、電阻狀態(tài)；
若屏幕顯示“System OK”，即可進(jìn)入操作界面；
若提示錯(cuò)誤代碼，應(yīng)先參考說(shuō)明書(shū)排查。
電穿孔杯準(zhǔn)備
確保電極無(wú)污染；
用70%乙醇或蒸餾水清洗干凈，烘干備用；
檢查間距（一般為0.2 cm或0.4 cm）。
按下主機(jī)電源鍵，屏幕顯示主菜單，可選擇以下模式：
Manual Mode（手動(dòng)模式）：可自定義所有參數(shù)；
Preset Mode（預(yù)設(shè)模式）：系統(tǒng)內(nèi)置多種細(xì)胞類(lèi)型參數(shù)；
Protocol Mode（方法保存模式）：用戶(hù)自定義并保存操作方案。
電壓范圍：100–3000 V；
一般原則：
細(xì)菌：1.5–2.5 kV；
酵母：1.0–1.5 kV；
哺乳動(dòng)物細(xì)胞：0.2–0.8 kV；
植物原生質(zhì)體：0.3–0.7 kV。
輸入數(shù)值后按 “Enter” 確認(rèn)。
控制脈沖持續(xù)時(shí)間；
范圍：25–3250 μF；
調(diào)節(jié)原則：
小電容 → 短脈沖；
大電容 → 長(zhǎng)脈沖；
示例：大腸桿菌常用25 μF；酵母常用200 μF。
可調(diào)0–1000 Ω；
用于調(diào)節(jié)放電速度與電場(chǎng)衰減；
若設(shè)為“∞”，表示無(wú)外加電阻。
可選擇單脈沖或多脈沖；
多脈沖模式常用于動(dòng)物細(xì)胞，提高導(dǎo)入率；
間隔一般為0.5–1.0秒。
根據(jù)電擊杯規(guī)格選擇：
0.1 cm 間距用于小體積高電壓；
0.4 cm 間距用于中等體積；
0.2 cm 間距為常規(guī)細(xì)菌設(shè)置；
樣品體積一般為40–80 μL，避免溢出。
輸入完成后，可選擇“Save Protocol”；
系統(tǒng)支持多達(dá)100條用戶(hù)自定義方案；
以后可直接調(diào)用，保證重復(fù)性。
樣品準(zhǔn)備
使用低電導(dǎo)緩沖液（如無(wú)鹽甘油溶液）重懸細(xì)胞；
預(yù)冷電穿孔杯與樣品（4℃）；
加入外源DNA或RNA混合均勻。
裝杯與放置
用無(wú)菌吸頭轉(zhuǎn)移樣品至電穿孔杯；
輕輕敲擊使液面平整；
放入電擊槽中，確保緊密接觸。
執(zhí)行電擊
確認(rèn)參數(shù)無(wú)誤后，按下“Pulse”；
屏幕實(shí)時(shí)顯示電壓、時(shí)間、脈沖曲線(xiàn)；
系統(tǒng)自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)。
電擊后處理
立即用移液器吸出樣品；
轉(zhuǎn)入含恢復(fù)培養(yǎng)基的離心管；
置于37℃或適宜溫度下復(fù)蘇。
清潔與關(guān)機(jī)
電極用蒸餾水沖洗；
擦拭儀器表面；
關(guān)閉電源并拔掉插頭。
操作前務(wù)必接地，防止高壓泄漏；
電穿孔杯內(nèi)液體不能過(guò)多，防止放電短路；
操作過(guò)程中嚴(yán)禁用手觸摸電極；
若出現(xiàn)“Arc Error”提示，說(shuō)明樣品導(dǎo)電性過(guò)強(qiáng)，應(yīng)重新制備；
建議在防護(hù)罩內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，避免電弧暴露。
| 問(wèn)題表現(xiàn) | 可能原因 | 解決方法 |
|---|---|---|
| 電擊無(wú)反應(yīng) | 模塊未插好或參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤 | 檢查連接并重新設(shè)定參數(shù) |
| Arc Error | 緩沖液電導(dǎo)率高或液體過(guò)多 | 使用低離子溶液、減少體積 |
| 轉(zhuǎn)化率低 | 電壓不足或DNA質(zhì)量差 | 優(yōu)化電壓、提高DNA純度 |
| 電極腐蝕 | 清洗不及時(shí)或殘留鹽分 | 每次實(shí)驗(yàn)后立即清潔電極 |
| 屏幕報(bào)錯(cuò) | 系統(tǒng)檢測(cè)異常 | 關(guān)閉電源后重新啟動(dòng) |
日常清潔
每日實(shí)驗(yàn)結(jié)束后用去離子水沖洗電極；
避免使用強(qiáng)酸或有機(jī)溶劑。
定期校驗(yàn)
每3–6個(gè)月進(jìn)行一次電壓與時(shí)間精度校驗(yàn)；
使用廠(chǎng)家提供的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試模塊。
存放條件
室溫 15–30℃；
相對(duì)濕度＜70%；
避免長(zhǎng)時(shí)間日曬與振動(dòng)。
軟件更新
Bio-Rad 官方網(wǎng)站定期發(fā)布固件更新；
可通過(guò)USB接口導(dǎo)入新版本。
優(yōu)化導(dǎo)入效率
控制細(xì)胞生長(zhǎng)狀態(tài)在對(duì)數(shù)期；
使用純化DNA（OD260/OD280約1.8）；
預(yù)冷樣品與電擊杯。
減少細(xì)胞死亡率
適當(dāng)降低電壓或電容；
使用含保護(hù)劑（如甘油、蔗糖）的緩沖液。
記錄實(shí)驗(yàn)參數(shù)
每次實(shí)驗(yàn)記錄電壓、時(shí)間常數(shù)、導(dǎo)入效率；
建立個(gè)人數(shù)據(jù)庫(kù)便于重復(fù)實(shí)驗(yàn)。
結(jié)合化學(xué)轉(zhuǎn)化
對(duì)難轉(zhuǎn)化菌株，可先進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理，再電穿孔；
提高DNA吸收能力。
伯樂(lè) Gene Pulser Xcell 電穿孔儀 以其精確的電控系統(tǒng)、靈活的參數(shù)調(diào)節(jié)及可靠的安全機(jī)制，成為分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室中高效基因?qū)氲闹髁髟O(shè)備。
通過(guò)合理的參數(shù)設(shè)置與規(guī)范操作，可顯著提高轉(zhuǎn)化效率與重復(fù)性。操作者在熟悉各參數(shù)關(guān)系及樣品特性的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)進(jìn)行優(yōu)化，可使該儀器發(fā)揮最大性能。
