伯樂(lè)Genepulser Xcell電穿孔儀操作要點(diǎn)整理

一、設(shè)備概述

伯樂(lè)（Bio-Rad）Genepulser Xcell電穿孔儀是一款專(zhuān)為細(xì)胞電穿孔轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)的高性能儀器。該系統(tǒng)利用瞬時(shí)高壓電場(chǎng)改變細(xì)胞膜通透性，使外源DNA、RNA或蛋白質(zhì)等分子進(jìn)入細(xì)胞，從而實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)染或轉(zhuǎn)化操作。電穿孔是一種高效、非病毒介導(dǎo)的基因?qū)敕椒?，適用于細(xì)菌、酵母、植物原生質(zhì)體及哺乳動(dòng)物細(xì)胞等多種類(lèi)型的細(xì)胞體系。
Genepulser Xcell系統(tǒng)通過(guò)精確控制電壓、脈沖時(shí)間、電容、電阻等參數(shù)，確保實(shí)驗(yàn)重復(fù)性與穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于分子克隆、基因編輯、蛋白表達(dá)及免疫學(xué)研究等領(lǐng)域。

二、系統(tǒng)組成與功能模塊

Genepulser Xcell電穿孔儀主要由主機(jī)控制模塊、Capacitance Extender電容擴(kuò)展模塊、電極腔體、電極杯、顯示控制面板及安全保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成。各模塊功能如下：

1. 主機(jī)模塊：核心控制單元，負(fù)責(zé)電壓輸出、脈沖控制、信號(hào)檢測(cè)及實(shí)時(shí)參數(shù)顯示。

2. 電容擴(kuò)展單元：用于調(diào)節(jié)電容值范圍，適配不同類(lèi)型細(xì)胞的轉(zhuǎn)化條件。

3. 電極腔體：與樣品直接接觸的部件，根據(jù)實(shí)驗(yàn)類(lèi)型可選擇0.1 cm、0.2 cm或0.4 cm間距的電極杯。

4. 顯示控制面板：用于參數(shù)設(shè)定、狀態(tài)監(jiān)控及數(shù)據(jù)讀取，操作界面清晰，支持自定義參數(shù)保存。

5. 安全系統(tǒng)：包含過(guò)壓保護(hù)、放電延遲保護(hù)及自動(dòng)復(fù)位功能，防止誤操作造成設(shè)備或樣品損傷。

該系統(tǒng)支持手動(dòng)模式與預(yù)設(shè)程序模式，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求快速切換，以便在多種實(shí)驗(yàn)條件下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)轉(zhuǎn)化效率。

三、電穿孔原理與關(guān)鍵參數(shù)

電穿孔的核心原理是通過(guò)瞬間高壓脈沖使細(xì)胞膜產(chǎn)生短暫的可逆性孔道，從而使外源物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。主要影響因素包括電壓強(qiáng)度、脈沖持續(xù)時(shí)間、電容、電阻、樣品濃度和介質(zhì)電導(dǎo)率等。

• 電壓（Voltage）：決定電場(chǎng)強(qiáng)度，是影響穿孔效果的關(guān)鍵參數(shù)。高電壓可提高轉(zhuǎn)染效率，但過(guò)高可能導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

• 電容（Capacitance）：控制放電時(shí)間常數(shù)（τ = RC）。較大的電容可延長(zhǎng)脈沖持續(xù)時(shí)間，適合真核細(xì)胞；較小的電容適合原核細(xì)胞。

• 電阻（Resistance）：影響電流流速與能量分布，適當(dāng)?shù)碾娮枘芊乐惯^(guò)載放電。

• 脈沖時(shí)間：決定細(xì)胞膜開(kāi)孔持續(xù)時(shí)間。時(shí)間過(guò)短會(huì)影響導(dǎo)入效率，過(guò)長(zhǎng)則會(huì)增加細(xì)胞膜不可逆損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

• 緩沖液電導(dǎo)率：高電導(dǎo)率溶液易造成放電不穩(wěn)定，應(yīng)使用專(zhuān)用電穿孔緩沖液。

Genepulser Xcell允許精確設(shè)定上述參數(shù)，并能實(shí)時(shí)顯示放電曲線(xiàn)，方便操作者優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件。

四、操作步驟詳解

1. 樣品準(zhǔn)備

• 使用對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞，確保細(xì)胞活性高。

• 洗滌細(xì)胞三次以去除培養(yǎng)基中離子，懸浮于電穿孔專(zhuān)用緩沖液中。

• 調(diào)整細(xì)胞濃度，一般為10?個(gè)細(xì)胞/mL。

• 加入適量質(zhì)粒DNA或RNA混合均勻。

2. 電極杯準(zhǔn)備

• 選擇適合細(xì)胞類(lèi)型的電極間距（如細(xì)菌用0.2 cm杯，哺乳動(dòng)物細(xì)胞用0.4 cm杯）。

• 用無(wú)菌水沖洗電極杯，避免殘留鹽分。

• 加入適量樣品（一般為0.4–0.8 mL）。

3. 參數(shù)設(shè)定

• 打開(kāi)主機(jī)電源，確認(rèn)系統(tǒng)自檢通過(guò)。

• 設(shè)定電壓、電容、脈沖次數(shù)及間隔時(shí)間。

• 可根據(jù)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)或廠(chǎng)家推薦參數(shù)設(shè)定初始條件。

• 按下“Set”鍵確認(rèn)所有參數(shù)后，準(zhǔn)備執(zhí)行穿孔。

4. 電穿孔執(zhí)行

• 插入電極杯并確保接觸良好。

• 按下“Pulse”鍵，儀器自動(dòng)輸出脈沖。

• 完成后，等待指示燈熄滅方可取出樣品，避免殘余電荷。

5. 樣品后處理

• 立即將細(xì)胞轉(zhuǎn)移至適合恢復(fù)的培養(yǎng)基中。

• 靜置于37℃（或相應(yīng)條件）孵育10–15分鐘以恢復(fù)膜完整性。

• 隨后進(jìn)行常規(guī)培養(yǎng)或篩選操作。

五、實(shí)驗(yàn)優(yōu)化與參數(shù)調(diào)整

不同細(xì)胞類(lèi)型對(duì)電穿孔條件的耐受性不同，優(yōu)化過(guò)程需要結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)逐步調(diào)整。以下是常見(jiàn)優(yōu)化方向：

1. 電壓調(diào)整：若轉(zhuǎn)化率低，可逐步提高電壓；若細(xì)胞死亡率高，應(yīng)適當(dāng)降低。

2. 電容選擇：哺乳動(dòng)物細(xì)胞通常需要較高電容（500–950 μF），細(xì)菌與酵母細(xì)胞適合較低電容（25–200 μF）。

3. 脈沖次數(shù)：?jiǎn)未蚊}沖適用于多數(shù)情況，但對(duì)部分細(xì)胞可嘗試雙脈沖以提高導(dǎo)入效率。

4. 緩沖液優(yōu)化：使用低離子濃度的緩沖體系可減少電弧放電風(fēng)險(xiǎn)。

5. 樣品體積與濃度：保持電極間樣品液體覆蓋完整但不過(guò)量，避免氣泡產(chǎn)生。

通過(guò)系統(tǒng)性?xún)?yōu)化，可顯著提升基因?qū)胄什⒔档图?xì)胞損傷率。

六、安全注意事項(xiàng)

1. 使用電穿孔儀前，應(yīng)確保設(shè)備接地良好，防止漏電。

2. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中嚴(yán)禁打開(kāi)電極腔體蓋板。

3. 放電完成后，應(yīng)等待設(shè)備自動(dòng)放電完畢后再取樣。

4. 不同樣品應(yīng)使用獨(dú)立電極杯，防止交叉污染。

5. 長(zhǎng)時(shí)間不使用設(shè)備時(shí)，應(yīng)切斷電源并覆蓋防塵罩。

七、設(shè)備維護(hù)與校準(zhǔn)

1. 電極清潔：每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后立即用蒸餾水沖洗電極杯并晾干。若有沉積物，可使用70%乙醇輕拭清潔。

2. 系統(tǒng)校準(zhǔn)：建議每6個(gè)月進(jìn)行一次電壓與電容校準(zhǔn)，以確保參數(shù)輸出準(zhǔn)確。

3. 散熱檢查：保持通風(fēng)良好，避免長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度使用導(dǎo)致過(guò)熱。

4. 顯示系統(tǒng)維護(hù)：定期清理控制面板，避免粉塵進(jìn)入按鍵縫隙。

5. 電源管理：使用穩(wěn)定電壓電源，防止電壓波動(dòng)影響儀器性能。

良好的維護(hù)能延長(zhǎng)設(shè)備壽命并保持實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可重復(fù)性。