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以下为 Bio‑Rad 型号 1652100(MicroPulser Electroporator)电穿孔设备在细胞培养及转化实验中的全面使用指南。内容涵盖产品概述、设备安装与准备、细胞培养前的样品准备、参数设定与电穿孔操作流程、转化后细胞复苏与培养、典型应用提示、维护保养与常见故障排查。为保证操作规范、实验成功率及设备寿命,请严格按照以下步骤执行。
型号 1652100 是 Bio-Rad 推出的 MicroPulser Electroporator 电穿孔仪,专为细胞、微生物、电穿孔转化设计。
其主要特点包括:
单键式脉冲触发、附载电击比色皿槽,操作简单。
预设优化程序(5 种细菌+5 种真菌)便于快速实验启动。
电弧抑制系统(Arc Quench)减少电弧发生,保护贵重样本。
宽参数可调:输出电压可达 3000 V,输出电流峰值超 100 A,可手动调节电压、脉冲宽度。
体积小巧(约 29×21×8 cm)、重量约 2.9 kg,实验室空间占用少。
应用范围:适用于细菌(如 E. coli)、酵母、其他微生物体,亦可扩展至某些较易转化的真核细胞系。尤其适合研究实验室进行常规转化、电穿孔实验。
将设备放置在稳固、水平、无振动、无液体溅落的实验台面。
确保设备良好接地,以避免静电或电击风险。
电源要求:输入为 100-120 V 或 220-240 V,50/60 Hz。
在通电前,确认比色皿槽、连接导线、外壳无破损、无松脱。
建议操作温度范围约 3.5 ℃ 至 35 ℃。
避免在高湿、易结露或含尘环境中使用,以免影响电极性能或产生电弧。
操作时请穿戴标准生物安全防护装备(实验服、护目镜、手套),并在无人员或无电源侵入的情况下进行电击操作。
每次操作前务必检查电击比色皿是否配装正确、无裂痕、无残液、无气泡;如发现异常请立刻更换。
接通电源,开启设备。设备进行内置自检,包括电压、电阻、时间常数等系统状态。
确认显示屏读取正常,无报警或闪烁提示。
若设备有预设程序功能,可先选择一项标准程序(例如细菌 E. coli 转化程序)进行一空白测试,确保输出规格正常。
对于电穿孔转化而言,细胞应处于最佳生长状态:细菌处于对数生长期,酵母或真核细胞亦应为活跃增殖期。
转化效率与细胞状态高度相关:细胞密度、活力、外源物质纯度均为关键因素。
若使用大肠杆菌 (E. coli) 等,建议用新鲜制备的电 competent 细胞,低温保存,并尽快使用。
使用无离子、高纯度的电穿孔缓冲液或自配含低盐、无钙镁离子的缓冲体系,避免高离子强度引起电弧。
洗涤细胞:将培养细胞离心后,弃上清,用冷却缓冲液重悬洗涤 1-2 次,以去除残余培养基中的盐分与蛋白。
最终重悬至合适体积(例如 50 µL-100 µL)—具体视细胞密度与实验设计而定。
加入外源 DNA/RNA 或蛋白复合物时,确保无气泡,且混合均匀。避免在比色皿中留大气泡,因为气泡可能导致电弧。
比色皿 (electroporation cuvette) 的选择也很关键:可选配 0.1 cm、0.2 cm、0.4 cm 间隙,根据样品体积与类型选择。
将重悬细胞与外源物质混合后,转移至冷却后的比色皿中(如 4 ℃冰上预冷 5-10 min)。
装入体积应适合比色皿规格,例如对于 0.2 cm 间隙比色皿,常见体积为 40-80 µL。
检查液面是否与电极顶端齐平,确保无气泡。若有气泡应轻轻颠管或离心,以去除。
将比色皿插入设备卡槽,确保接触良好、固定牢靠。
该设备主要输出 指数衰减波(exponential decay) 模式,适用于细菌、酵母等原核或微生物体。
根据样品类型,也可选择或手动调整电压、时间常数以及电容参数。设备支持手动优化。
电压 (Voltage):根据比色皿间隙及细胞类型设定。例如:对于 0.2 cm 间隙的细菌转化常见电压约 1500–2500 V,但具体需实验优化。
时间常数/脉冲时间 (Time constant / Pulse width):一般设定在 1.0-4.0 ms 范围内,精度为 0.1 ms。
预设程序:设备内置少量预设,可快速选择细菌或真菌标准转化程序,便于操作。
手动模式:若为特殊细胞系、或较大体积比色皿,可手动设定电压至 3000 V 以上,以提高转化效率(但应遵循细胞耐受范围)。
将插入好的比色皿定位在设备插槽中,盖好保护盖(若设备配备)。
在设备界面中选择预设程序,或进入手动设定界面,输入所需电压及时间常数。
确认所有参数无误后,按下 “Pulse” 启动键,设备将充电并释放脉冲。脉冲结束后,设备显示实际电压、时间常数等数据,供记录和重复性分析。
操作完成后,立即将比色皿从槽位移出,迅速将样品转移至预热恢复培养液中,以降低应激并提高存活率。
记录每次实验参数(电压、时间常数、样品体积、细胞浓度等)以及转化效率、存活率数据,以便后续优化。
若出现“电弧(Arc)”警报或火花、样品烧焦,则应立即停止并分析原因。常见原因包括:液体中气泡、太高离子强度、液体体积过多、比色皿间隙不匹配。
若细胞活率低但转化效率也低,可能因细胞状态欠佳,建议优化细胞培育方法、降低电压或脉冲时间。
若转化效率不高但存活率高,建议适当提高电压或延长脉冲宽度,但谨慎以免损害细胞。
比色皿质量、预冷状态、操作速度、恢复步骤等均会显著影响最终结果。每一步都不可忽视。
电穿孔结束后应立即将细胞加入或转移至预热(通常 37 ℃)含血清或相应恢复培养液中。时间越快越有利于细胞存活。
对于细菌或酵母,可加入适当恢复液(如 SOC 培养基)并在非抗选择条件下短暂培养(如 20-30 分钟)以恢复细胞膜完整性。
对于真核细胞或悬浮细胞,建议将细胞轻轻回收、置于培养瓶或培养皿中,置于适宜 CO₂ 埵育箱中进行复苏培养。
转化后建议适度降低培养应激:初始培养可缩短抗生素筛选时间,给予细胞适应期。
对于细菌/酵母转化,转化后可直接铺板于选择性平板(含抗生素)测定转化阳性克隆数。
对于真核细胞,应在转染后 24-48 小时内观察细胞形态、存活率、荧光/报告基因表达情况。记录数据。
若转化效率高,但细胞形态异常或活性降低,需确认电穿孔参数是否超出细胞耐受范围或复苏步骤是否及时。
建议记录如下变量:细胞类型、细胞浓度、外源物质量(DNA/RNA/蛋白)、比色皿规格、电压、时间常数、恢复培养条件、转化效率(阳性克隆数/总细胞数)、细胞存活率。
通过多次重复实验,分析哪些参数对效率影响最大(如电压、脉冲时间、细胞浓度、缓冲液成分)。制定优化方案。
在重复实验中建议只变动一个参数,其余保持恒定,以便分析因果关系。
虽然 1652100 型号主要设计用于微生物(细菌、酵母等)转化,但在某些条件下亦可尝试用于真核细胞简易转导,前提是细胞类型较为易于电穿孔且已针对参数优化。以下为典型提示:
对于 E. coli:可选 0.1 cm 或 0.2 cm 间隙比色皿、初始电压约 1500-2500 V、脉冲时间 ~2-4 ms。
对于酵母(如 S. cerevisiae):建议用 0.2 cm 间隙比色皿、电压略高于细菌、优化时间常数。
对于真核细胞(若尝试):建议先做小体积试验、选用预冷细胞、优化脉冲条件、重点观察存活率。
若使用大体积比色皿(如 0.4 cm 间隙),可考虑将电压提高至接近设备极限(如接近 3000 V),但必须保证细胞耐受,并严格控制气泡与盐离子强度。
每次实验后,应保存“有效参数档案”,便于今后同类型细胞重复使用。
每次实验结束后,断开设备电源,并将比色皿槽、电极接触面用无纤维脱落的布擦拭干净,确保无液体残留。
定期检查电击槽内比色皿插槽是否干净、无腐蚀或酸碱残留。若发现电极表面腐蚀或损坏,应及时更换。
若设备长时间不使用,建议覆盖防尘罩,放于干燥环境,并断开电源。
切勿使用腐蚀性强或含金属颗粒的溶液直接装入比色皿电击,以避免损坏设备。
建议每年度或每频繁使用后进行一次系统校准,检查输出电压、时间常数与设备内部显示是否一致。
在校准或维护中,建议记录基线测量结果,作为设备性能追踪依据。
若设备已使用多年或脉冲数已大,建议与厂商/代理商商议更换电容、电极模块、内部板卡等,以维持性能。
| 故障现象 | 可能原因 | 建议措施 |
|---|---|---|
| 出现电弧/冒火花 | 液体中有气泡、离子强度过高、比色皿不匹配、液体体积过大 | 更换比色皿、减少体积、去气泡、降低离子强度 |
| 转化效率低 | 细胞状态差、外源物质量差、电压或时间常数不合适 | 优化细胞培养状态、提高DNA纯度、调整电压/时间常数 |
| 细胞死亡率高 | 电压过高、脉冲过长、复苏处理不及时 | 降低电压/时间常数、缩短脉冲、加快复苏 |
| 设备不工作/无法触发脉冲 | 参数未设定或模式未选择、插槽接触不良、电源故障 | 检查参数设定、重新插拔比色皿、检查电源和连接线 |
| 输出电压偏离设定值 | 电源不稳定、电极疲劳、电气元件老化 | 检查电源、替换电极、与服务商联系进行维修或校准 |
总而言之,型号 1652100 的 MicroPulser 电穿孔仪是一款操作简便、性能稳定、适用于微生物及部分简单真核细胞转化的仪器。其优势包括预设程序、宽参数设定、强大电压输出及可靠操作界面。对于细胞培养及转化实验,按照以上流程规范操作,从细胞培养状态、样品装载、参数优化、复苏培养,到维护保养,均可有效提升实验成功率,延长设备寿命。
建议使用者在初次上手时,先从设备预设程序和标准细胞样本入手,记录参数与结果,逐步积累经验。随着实验积累,可探索更复杂细胞系或更大体积转化。设备虽小,但细节不可忽视:务必控制细胞状态、缓冲体系、气泡、比色皿规格、电压时间等要素。稳定操作、数据记录与优化反馈,将是高效实验运行的关键。
若您后续需要“打印版操作手册”、或“针对某细胞系(如大肠杆菌、酵母、HEK293)推荐参数和操作流程”,欢迎随时告知,我可进一步协助提供。
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