伯樂(lè) GenePulser Xcell 電穿孔儀是一款高性能的基因轉(zhuǎn)化與電穿孔系統(tǒng),專(zhuān)為分子生物學(xué)、基因工程、細(xì)胞遺傳及醫(yī)學(xué)生物研究設(shè)計(jì)。其核心功能是通過(guò)短時(shí)間高電場(chǎng)作用,使細(xì)胞膜瞬間形成可逆性微孔,從而讓 DNA、RNA 或蛋白質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞,實(shí)現(xiàn)外源基因?qū)搿?/p>
該儀器采用高精度脈沖控制系統(tǒng),可輸出指數(shù)衰減波和方波兩種波形,適用于細(xì)菌、酵母、哺乳動(dòng)物細(xì)胞、真菌、植物原生質(zhì)體等多種細(xì)胞類(lèi)型。它具備穩(wěn)定的電場(chǎng)輸出、靈活的參數(shù)設(shè)定和高重復(fù)性,是實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)化效率的重要工具。
轉(zhuǎn)化效率(Transformation Efficiency)指每微克 DNA 成功進(jìn)入細(xì)胞并表達(dá)的細(xì)胞數(shù)。它是評(píng)估電穿孔實(shí)驗(yàn)成效的關(guān)鍵指標(biāo)。通常以菌落形成單位(CFU/μg DNA)或熒光陽(yáng)性率(%)表示。
高轉(zhuǎn)化效率意味著外源基因能被大量細(xì)胞吸收,表達(dá)結(jié)果穩(wěn)定且重復(fù)性好,這直接決定了基因?qū)雽?shí)驗(yàn)的成功率。
電場(chǎng)強(qiáng)度是決定細(xì)胞膜擊穿與孔隙形成的核心參數(shù)。
電場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)低:無(wú)法形成足夠的通道,DNA 難以進(jìn)入。
電場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)高:會(huì)導(dǎo)致電弧或細(xì)胞大量死亡。
理想電場(chǎng)范圍:
細(xì)菌(如 E. coli):10–18 kV/cm;
酵母:4–8 kV/cm;
哺乳動(dòng)物細(xì)胞:0.4–1.5 kV/cm。
短時(shí)高強(qiáng)度脈沖可迅速形成孔隙,但恢復(fù)時(shí)間短;長(zhǎng)時(shí)低強(qiáng)度脈沖則更溫和,適合敏感細(xì)胞。
GenePulser Xcell 支持多脈沖模式,可通過(guò)脈沖持續(xù)時(shí)間與間隔的配合優(yōu)化轉(zhuǎn)化效率。
高離子強(qiáng)度緩沖液會(huì)降低樣品電阻,導(dǎo)致電流過(guò)大和電弧風(fēng)險(xiǎn)。
建議使用低導(dǎo)電專(zhuān)用電穿孔緩沖液(如無(wú)鹽 Tris、HEPES 緩沖體系),保持樣品電阻在 50–1,000 Ω 范圍內(nèi)。
細(xì)胞活性、密度及生長(zhǎng)階段直接決定膜的可穿孔性。
對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)胞轉(zhuǎn)化效率最高;
過(guò)度生長(zhǎng)或處于靜止期的細(xì)胞膜穩(wěn)定,難以穿孔;
健康細(xì)胞群的膜電位較高,更容易形成可逆通道。
含鹽、蛋白或有機(jī)溶劑的 DNA 樣品會(huì)干擾放電,降低效率。
需使用高純度、無(wú)鹽 DNA;
超螺旋質(zhì)粒較線性 DNA 更易被吸收;
片段化 DNA 或過(guò)大分子進(jìn)入細(xì)胞的效率較低。
低溫(4 ℃)有助于抑制放電熱效應(yīng),減少細(xì)胞損傷。樣品體積需與比色皿間隙匹配,防止氣泡。
GenePulser Xcell 采用數(shù)字化電壓調(diào)控,電壓誤差低于 ±1%。
其 PulseTrac? 電路可實(shí)時(shí)監(jiān)控放電曲線,自動(dòng)調(diào)整輸出能量,使每次脈沖均勻穩(wěn)定,從而確保最佳電場(chǎng)強(qiáng)度和重復(fù)性。
指數(shù)衰減波:能在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生高峰電壓,適合細(xì)菌、酵母等厚壁細(xì)胞;
方波:電場(chǎng)恒定,刺激均勻,適合哺乳動(dòng)物細(xì)胞及敏感系統(tǒng)。
通過(guò)對(duì)波形的選擇與參數(shù)優(yōu)化,儀器可在不同細(xì)胞類(lèi)型中實(shí)現(xiàn)最佳轉(zhuǎn)化率。
CE 模塊可擴(kuò)大電容范圍至 3,275 μF,延長(zhǎng)脈沖時(shí)間,增強(qiáng)能量釋放。
PC 模塊提供 50–1,000 Ω 電阻調(diào)節(jié),防止放電過(guò)流并提高電場(chǎng)穩(wěn)定性。
可連續(xù)輸出 1–10 個(gè)脈沖,間隔 0.1–10 s。對(duì)于部分細(xì)胞(如 CHO、293T),多脈沖能顯著提升轉(zhuǎn)染比例,同時(shí)保持細(xì)胞活力。
系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后自動(dòng)測(cè)量樣品電阻并提示是否在合理范圍。若電阻過(guò)低,將阻止放電,避免損壞樣品和設(shè)備。
每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,儀器會(huì)記錄實(shí)際電壓、電流及時(shí)間常數(shù),方便研究人員比較不同參數(shù)下的轉(zhuǎn)化效率。
電壓:1,800–2,500 V(0.1 cm 間隙)
時(shí)間常數(shù):4–6 ms
電容:25 μF
典型效率:10?–101? CFU/μg DNA
影響因素主要為電弧控制與DNA純度。冷凍電感受態(tài)細(xì)胞配合低離子緩沖液可顯著提高成功率。
電壓:1,000–1,500 V(0.2 cm 間隙)
電容:200 μF
效率:10?–10? transformants/μg DNA
酵母細(xì)胞壁厚,應(yīng)使用預(yù)處理酶(Zymolyase)或滲透壓保護(hù)劑(如山梨醇)提高通透性。
方波脈沖:200–300 V,10–20 ms,1–3 次脈沖
效率:40–80% 陽(yáng)性轉(zhuǎn)染率
采用方波可維持穩(wěn)定電場(chǎng),減少熱損傷。細(xì)胞密度與培養(yǎng)狀態(tài)是關(guān)鍵變量。
電壓:400–800 V
脈沖時(shí)間:20–30 ms
效率:取決于細(xì)胞壁去除完整度和滲透壓條件。
細(xì)菌:應(yīng)選取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞并反復(fù)洗脫離子;
哺乳動(dòng)物細(xì)胞:轉(zhuǎn)染前 12 小時(shí)換新培養(yǎng)基,確?;盍?;
酵母:加入 1 M 山梨醇或甘露醇以維持滲透平衡。
采用逐步優(yōu)化法:
固定電容,逐步提升電壓;
固定電壓,延長(zhǎng)脈沖時(shí)間;
在安全范圍內(nèi)測(cè)試多脈沖組合。
在低溫條件(4 ℃)下預(yù)冷樣品與比色皿,可防止電弧和熱積累,提高細(xì)胞存活率。
避免使用含鹽緩沖液(如 PBS),推薦無(wú)鹽緩沖體系。
高導(dǎo)電性會(huì)導(dǎo)致電流過(guò)大,引起電弧,從而大幅降低轉(zhuǎn)化率。
使用高純度、無(wú)酚、無(wú)鹽 DNA。避免使用溶劑殘留的樣品,可用乙醇沉淀或柱純化法進(jìn)一步凈化。
電擊后立即加入適量復(fù)蘇液(含營(yíng)養(yǎng)與保護(hù)劑),在 37 ℃ 靜置 30–60 分鐘。過(guò)早接種或稀釋會(huì)降低轉(zhuǎn)化成功率。
GenePulser Xcell 內(nèi)置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能,可自動(dòng)記錄每次實(shí)驗(yàn)的:
設(shè)定參數(shù)(電壓、電容、脈沖數(shù)等);
實(shí)際輸出數(shù)據(jù)(電流、時(shí)間常數(shù));
樣品電阻與能量釋放情況。
研究人員可通過(guò)比對(duì)不同條件下的結(jié)果,總結(jié)出特定細(xì)胞的最優(yōu)電場(chǎng)參數(shù),從而建立標(biāo)準(zhǔn)化操作流程,保證高效轉(zhuǎn)化率與穩(wěn)定性。
| 問(wèn)題 | 可能原因 | 解決辦法 |
|---|---|---|
| 轉(zhuǎn)化效率低 | 電場(chǎng)過(guò)弱或DNA不純 | 提高電壓或重新純化DNA |
| 細(xì)胞死亡率高 | 電壓過(guò)高、時(shí)間過(guò)長(zhǎng) | 降低電壓或縮短脈沖時(shí)間 |
| 電弧放電 | 氣泡或?qū)щ婝}殘留 | 去氣泡、用低離子緩沖液 |
| 重復(fù)性差 | 電極污染或電容波動(dòng) | 清洗電極、檢查模塊接觸 |
| 響應(yīng)電流不穩(wěn)定 | 樣品體積不均或間隙偏差 | 重新加樣并確保比色皿平放 |
以 E. coli DH5α 電轉(zhuǎn)化為例:
電壓:1,800 V
電容:25 μF
比色皿間隙:0.1 cm
時(shí)間常數(shù):5 ms
電阻:200 Ω
通過(guò) GenePulser Xcell 進(jìn)行放電后,細(xì)胞轉(zhuǎn)化效率可穩(wěn)定在 10? CFU/μg DNA。若更換高純度質(zhì)粒并優(yōu)化緩沖液,最高可達(dá) 101? CFU/μg DNA。
對(duì)于 CHO 細(xì)胞轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn):
方波:250 V,20 ms,2 次脈沖,間隔 1 s
存活率約 85%,熒光陽(yáng)性率 70%以上。
這些數(shù)據(jù)證明,在科學(xué)優(yōu)化下,GenePulser Xcell 能在保持高細(xì)胞活率的同時(shí)顯著提升轉(zhuǎn)化效率。
GenePulser Xcell 電穿孔儀由長(zhǎng)沙實(shí)了個(gè)驗(yàn)儀器制造有限公司提供,享受“質(zhì)保三年,只換不修”的服務(wù)政策。
廠家提供以下支持:
設(shè)備校準(zhǔn)與維護(hù)培訓(xùn);
參數(shù)優(yōu)化技術(shù)指導(dǎo);
故障診斷與模塊更換;
實(shí)驗(yàn)應(yīng)用咨詢(xún)。
伯樂(lè) GenePulser Xcell 電穿孔儀憑借精準(zhǔn)脈沖控制、模塊化設(shè)計(jì)及智能反饋機(jī)制,在電轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了高穩(wěn)定性與高效率。其轉(zhuǎn)化效率不僅取決于電場(chǎng)參數(shù),更與樣品準(zhǔn)備、緩沖體系、溫度控制及細(xì)胞狀態(tài)密切相關(guān)。
通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化與科學(xué)操作,GenePulser Xcell 可實(shí)現(xiàn):
細(xì)菌轉(zhuǎn)化效率高達(dá) 101? CFU/μg DNA;
酵母與哺乳動(dòng)物細(xì)胞轉(zhuǎn)化效率穩(wěn)定在行業(yè)領(lǐng)先水平;
重復(fù)性強(qiáng)、細(xì)胞活率高、實(shí)驗(yàn)誤差小。