伯乐电穿孔仪 165-2661 是一种高精度脉冲电转化仪器,广泛应用于基因导入、细胞转染、蛋白质递送及药物电穿孔等生物实验。
其原理是利用高压脉冲瞬间改变细胞膜电位,使膜产生可逆微孔,从而使外源分子(如 DNA、RNA、蛋白质或小分子药物)进入细胞内部。
为保证实验成功率与数据可重复性,必须严格遵守标准实验方法与参数设定。
本章节系统介绍 165-2661 型电穿孔仪的完整实验流程,涵盖前期准备、运行操作、样品恢复、数据记录与结果分析。
电穿孔实验主要包括四个阶段:
样品准备阶段:制备细胞与外源分子混合液,调整电导率。
电击阶段:在仪器中施加短暂高压脉冲,使细胞膜瞬时穿孔。
恢复阶段:电击后细胞膜修复并保留外源分子。
验证阶段:检测基因导入效率或表达结果。
伯乐 165-2661 通过高精度电压、电容与波形控制模块,实现能量稳定释放与最小化热效应,确保细胞生存率与转化效率的平衡。
室温控制在 20–25℃;
相对湿度 30–60%;
工作台保持干燥、无振动、无强电磁干扰;
电源电压稳定(220V ±10%),接地电阻 ≤1 Ω;
实验区应避免强光直射与空气流动。
在运行实验前,需完成以下检查步骤:
主机外观检查:确认外壳无裂痕、按键正常;
ShockPod 检查:电击槽干燥、无水迹或残留液体;
电击杯检查:电极无氧化、无裂纹;
风扇与通风口:确保通畅;
电源线:接地牢固无损;
自检程序:开机后仪器显示“READY”表示状态正常。
选取健康、处于对数生长期的细胞;
细胞浓度建议为:
细菌:1×10⁹ cells/mL;
酵母:1×10⁸ cells/mL;
哺乳动物细胞:1×10⁶–1×10⁷ cells/mL。
电穿孔缓冲液应为低离子溶液,以减少电弧风险。
推荐配方:
1 mM HEPES,pH 7.2;
或无离子 PBS 稀释液。
禁止使用:含盐培养基或高离子强度溶液(如 LB、DMEM)。
DNA 或 RNA 需纯度高、无蛋白污染;
建议使用无盐浓缩液(如乙醇沉淀后复溶于纯水);
蛋白或药物分子应预冷保存并避光。
在无菌条件下,将细胞与外源分子按比例混合:
| 样品类型 | DNA 加入量 | 总体积 |
|---|---|---|
| 细菌 | 1–10 ng | 0.05–0.1 mL |
| 酵母 | 100 ng | 0.1 mL |
| 哺乳动物细胞 | 1–2 μg | 0.4 mL |
| 植物原生质体 | 5–10 μg | 0.5 mL |
轻轻混匀后放置冰上 5 分钟。
选择与样品体积匹配的电击杯(0.1、0.2、0.4 cm);
使用无水乙醇消毒电击杯并用无离子水冲洗;
将 80% 容积的样品加入电击杯中(避免溢出);
轻敲杯壁以排除气泡。
进入设置菜单:按“MENU”;
设置电压 (V):根据细胞类型输入,如 2000 V(细菌);
设置电容 (μF):25–500 μF 之间;
设置电阻 (Ω):200–600 Ω;
选择波形:指数衰减波(Exponential)或方波(Square);
设置脉冲次数:1–3 次;
保存方案:按“SAVE”键保存参数组。
典型参数参考:
| 样品类型 | 电压 (V) | 电容 (μF) | 波形 | τ (ms) |
|---|---|---|---|---|
| E. coli DH5α | 2000 | 25 | 指数波 | 5.0 |
| 酵母 | 1400 | 500 | 指数波 | 6.5 |
| CHO 细胞 | 550 | 500 | 方波 | 6.8 |
| HEK293 | 600 | 800 | 方波 | 7.0 |
| 植物原生质体 | 650 | 1000 | 方波 | 8.5 |
将电击杯放入 ShockPod;
关闭盖锁,屏幕显示“LID CLOSED”;
按“PULSE”键进入充电状态;
屏幕提示“READY TO PULSE”后按“ENTER”;
放电完成后显示电压、时间常数与能量输出;
屏幕出现“COMPLETE”提示音后再开盖。
放电后立即将样品转入复苏培养基中,促进细胞修复。
| 样品类型 | 复苏条件 | 时间 |
|---|---|---|
| 细菌 | 37℃,LB 无抗培养 | 30 分钟 |
| 酵母 | 30℃,YPD 培养 | 60 分钟 |
| 哺乳动物细胞 | 37℃,CO₂ 培养 | 1–2 小时 |
| 植物原生质体 | 25℃,光照培养 | 2 小时 |
修复完成后进行转化筛选或表达检测。
伯乐 165-2661 会自动记录实验参数与输出结果,方便用户分析与比较。
实际电压 (Vout);
时间常数 (τ);
样品电阻 (Ω);
能量释放比 (%);
放电波形。
插入 USB 设备;
选择菜单“Data Export”;
选择文件格式(CSV 或 TXT);
可用于后续统计分析或报告。
| 日期 | 样品 | 电压 | 电容 | 波形 | τ(ms) | 结果 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2025-10-25 | E. coli | 2000 | 25 | 指数波 | 5.1 | 成功 | 高转化率 |
| 2025-10-26 | CHO 细胞 | 600 | 500 | 方波 | 6.8 | 良好 | 细胞活性高 |
所有操作需在无菌条件下进行,防止污染;
放电前确认盖锁闭合;
不得使用高盐缓冲液;
样品中不得有气泡;
每次放电后等待 10 秒再进行下一次;
放电结束后静置 5 秒再取样;
使用结束后清洁 ShockPod 与电击杯;
实验区保持干燥、无液体残留。
时间常数稳定性:重复实验中波动 <±0.1 ms;
电压输出误差:≤ ±2%;
波形平滑度:无电弧或尖峰。
转化效率(细菌):≥10⁶ CFU/μg DNA;
转染率(真核细胞):≥70%;
细胞存活率:≥80%;
无明显细胞裂解或变形。
电场强度优化
根据细胞类型调整电压与间隙;
电场强度过低会降低导入率,过高则造成电弧。
缓冲液电导率优化
降低离子浓度可提高时间常数稳定性。
多脉冲模式
对敏感细胞采用 2–3 次低电压脉冲,可提高生存率。
温度控制
样品与电击杯预冷能降低热损伤。
时间常数调节
保持在 4–8 ms 范围通常为最佳效果。
数据追踪分析
对比不同参数组的导入效率曲线,建立最优模型。
| 现象 | 可能原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 电弧闪光 | 样品含盐或气泡 | 使用低盐 buffer、去气泡 |
| 电压偏低 | 电源波动 | 使用稳压器 |
| 时间常数过短 | 样品导电性强 | 稀释样品或更换 buffer |
| 样品过热 | 连续放电或体积过小 | 延长间隔、增大体积 |
| 存活率低 | 电压过高 | 降低电压或使用方波模式 |
| 波形不稳定 | 电极污染 | 清洗 ShockPod |
操作者应佩戴绝缘手套;
禁止在运行中触摸仪器;
放电时保持安全距离;
电击槽周围禁止放置液体;
发现异常(闪光、气味、烟雾)立即断电;
定期校准电压模块。
关机与放电:实验结束后关闭主机并等待 10 秒放电完成;
清洁仪器:用无水乙醇擦拭 ShockPod 与外壳;
电击杯清洗:用去离子水冲洗 3 次并晾干;
风扇除尘:每周清理通风口;
防尘存放:加盖防尘罩,避免潮湿。
| 检查项目 | 周期 | 合格标准 |
|---|---|---|
| 电压输出 | 每月 | 误差 ≤ ±2% |
| 时间常数 | 每季度 | 波动 ≤ ±0.05 ms |
| 盖锁系统 | 每次 | 功能正常 |
| 电击杯电极 | 每周 | 无氧化或污垢 |
| 散热系统 | 每月 | 温升 <10℃ |
条件:0.2 cm 杯、2000 V、25 μF、指数波。
结果:时间常数 4.9 ms,转化效率 8×10⁶ CFU/μg DNA,存活率 85%。
条件:0.4 cm 杯、550 V、500 μF、方波、3 脉冲。
结果:表达阳性率 78%,细胞活性 83%。
这些实例表明,165-2661 在多种生物体系中均表现出稳定、高效的导入性能。
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