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一、产品概述

Bio‑Rad “伯乐” Gene Pulser Xcell 电穿孔系统（货号 1652660）是一款模块化设计、功能全面、适用于多种细胞类型（包括哺乳动物、植物原生质体、细菌、酵母等）基因转染、电穿孔设备。
该系统由主机（Main Unit）、指数波模块（CE Module）、方波模块（PC Module）、ShockPod™ 电击槽及相应比色皿组成。
其中，型号 1652660为“总电穿孔系统”（Total System）版本，含 CE 和 PC 模块，覆盖真核细胞与原核细胞两大类。

电压设置是电穿孔成功的关键参数之一。下面重点介绍如何在该系统中进行电压设置，并辅以相关波形、比色皿间隙、样本类型、优化思路及常见注意事项，以便用户熟练、安全地操作设备。

二、电压设置的基本原理

在电穿孔过程中，施加在细胞悬液上的电场强度（通常以 kV/cm 为单位）、脉冲持续时间、波型（指数波或方波）等协同作用，决定了细胞膜的瞬时通透性，从而影响转染/导入效率与细胞存活率。
在 Gene Pulser Xcell 系统中：

• 输出电压范围为 10–3000 V。

• 当使用指数波模式时，可设定电容、电阻与电压；当使用方波模式时，可设定脉冲宽度（如 0.05 ms–10 ms 等）、脉冲次数、间隔时间。

• 比色皿的电极间隙（如 0.1 cm、0.2 cm、0.4 cm）也直接影响电场强度：例如在 0.2 cm 杯中，同样 V 电压下，电场强度 = V ÷ 0.2 (cm) = (5×V) kV/cm 。因此在设定电压时必须参照比色皿间隙。

所以，电压设置不仅要看设备读数，更应考虑比色皿规格、细胞类型、缓冲液导电性、样本体积、电阻情况等多重因素。

三、在 1652660 系统中设定电压的步骤

以下为常规操作流程，适用于 1652660 系统，建议用户熟悉各项参数设定并做好记录优化。

步骤 1：设备准备

1. 打开主机、连接 CE 模块（如果做指数波）或 PC 模块（如果做方波）。

2. 插入 ShockPod 电击槽，将比色皿（0.1 cm／0.2 cm／0.4 cm）正确放置。

3. 确保电极干净、没有气泡，样品液体体积适中（推荐不超过比色皿容量范围，且无气泡）——气泡或异物可导致电弧。

4. 在界面中选择波型：如果为真核细胞（如哺乳动物）通常选“指数波（Exponential Decay）”，若为细菌／酵母则可选“方波（Square Wave）”。

步骤 2：设定比色皿规格与目标电场强度

• 首先知道比色皿间隙：例如 0.2 cm 或 0.4 cm。

• 决定目标电场强度（例如为了细胞类型可能推荐 kV/cm 级别），然后根据间隙计算所需电压。例如：若选 0.2 cm 比色皿，目标电场强度 2.0 kV/cm，则电压约 0.2 cm × 2.0 kV/cm = 0.40 kV = 400 V。

• 在界面里输入对应电压数值。

步骤 3：在主界面输入电压及相关参数

• 进入菜单选择波型。

• 使用上下箭头选择“电压”参数，将高亮后输入目标值（如 400 V）。

• 若为指数波：还需设定电容（µF）和可能的电阻（Ω）或设为开路（∞）。

• 若为方波：设定脉冲宽度（ms）、脉冲次数（1-10次）、脉冲间隔（s）。

• 确认输入后，设备将激活“Pulse”键，准备释放电击。

步骤 4：释放脉冲并记录结果

• 按下“Pulse”键，设备开始释放脉冲，屏幕会显示实际施加电压、电流或电阻反馈。

• 若设备检测到电弧（Arc）或异常波形，应立即停止并检查样本准备情况。

• 将数据记录下来，比如成功经过无电弧、细胞恢复良好、转染效率高，应将该设定保存为用户协议，以便日后调用。

步骤 5：样本恢复与分析

• 脉冲后立即将细胞从比色皿转移至温热培养基中静置恢复。 例如5-10分钟再接种。

• 分析转染效率、细胞活力、是否有电弧损伤、是否有细胞死亡等。

• 若效果不理想，则返回步骤 2 进行参数微调：如适当提高电压、缩短时间、减少脉冲次数，或改变比色皿规格。

四、典型电压推荐与调整思路

根据不同样本类型及比色皿规格，以下为经验推荐（仅供参考，具体仍需优化实验）：

• 哺乳动物细胞（使用 0.4 cm 比色皿）：可先尝试电压 250-300 V。

• 0.2 cm 比色皿中（较窄间隙，电场强度高）：可尝试电压 1800-2500 V（如某快速指南所示）。

• 细菌／酵母（方波模式）可能使用更高电压但极短脉冲时间。因为设备支持10-3000 V。

在具体操作中，若观察到以下情况，可对应调整：

• 若转染效率低，可能电压偏低或脉冲时间太短 → 可适当升高电压或延长脉冲宽度。

• 若细胞死亡率高、裂解严重，可能电压过高、电场强度过大或脉冲次数过多 → 应降低电压、缩短脉冲、或减少脉冲次数。

• 若经常发生电弧，可能样本中有气泡、电极间隙不正确、缓冲液导电性太高 → 必须先解决这些物理问题，再调整电压。

五、电压设置中常见误区与注意事项

1. 忽视比色皿规格（间隙）：误把 0.4 cm 当作 0.2 cm，导致实际电场强度低于预期。

2. 直接照搬文献电压值：不同设备、不同缓冲液、不同细胞类型皆有差别，应先做预实验。

3. 只关注电压，不看脉冲时间、脉冲次数、波型：这些参数与电压共同决定穿孔效果。

4. 忽视电弧风险：电压设定过高、样本有气泡、液体离子强度高都易导致电弧，严重影响细胞活力。

5. 忽略设备反馈或参数记录：系统可存储用户协议，建议保存成功参数，以便重复使用。

六、优化建议与实用技巧

• 在正式实验前做一系列梯度优化试验，如：电压从低到高（e.g., 200V, 300V, 400V, 500V），其他参数固定，看转染效率和细胞存活率。

• 建议每次更换比色皿、样本类型、缓冲液或细胞株时重新优化电压。

• 记录每次使用的设备编号、比色皿规格、电压、波型、脉冲时间、细胞状态、转染效率，以便长期建立经验库。

• 在电压设定较高（如超过1000 V）时，务必保障操作环境安全、电击槽接地良好、操作人员远离电极。

• 若长期进行大量电穿孔，可考虑设备散热、清洁维护、电极检查，避免因设备老化影响输出电压准确性。

七、电压设置在总流程中的作用

电压是电穿孔流程中的核心变量，但其作用并非孤立。正确的电压设置配合合适的波型、脉冲时间、比色皿规格、缓冲体系、细胞状态才能实现优良的转染效果。具体来说：

• 电压决定电场强度，对细胞膜产生的瞬时电穿孔效果至关重要。

• 波型（指数波 vs 方波）决定电压释放方式：指数波电压快速衰减，适合某些细胞；方波电压保持稳定一定时间，适合其它类型。

• 比色皿规格决定电极间隙，从而决定在同一电压下的电场强度。

• 脉冲时间、次数决定电场作用时间，对穿孔程度与细胞损伤有直接影响。

• 缓冲液的电导性、细胞悬液浓度、细胞状态（周期、健康程度）也影响实际效果。
  因此，在优化电压时不可孤立进行，而应放入整个优化流程中考虑。

八、总结

使用 1652660 系统进行电穿孔时，电压设置是一个必须认真对待的步骤。建议按照以下原则执行：

• 明确细胞类型、比色皿规格、目标电场强度。

• 在设备界面输入合适电压，并设定其他相关参数（脉冲时间、次数、波型等）。

• 做预实验，梯度优化电压与其他变量，以取得高转染效率且较低细胞损伤。

• 注重记录并保存成功参数，以便重复使用。

• 遵循安全规范，防止电弧、设备损坏、样本损失。

凭借 Gene Pulser Xcell 1652660 系统强大的参数调控能力（10–3000 V 输出范围、多波型支持、用户协议存储功能）用户能够灵活适配多种细胞类型，并通过合理设置电压获得稳定、高效的电穿孔效果。希望以上关于电压设置的详尽说明能帮助您顺利开展实验。若您有具体细胞类型、比色皿规格或目标转染体系，还可进一步讨论推荐电压值及优化流程。