伯乐(Bio-Rad)电穿孔仪165-2661是一款集精确控制、高效能量释放与智能化管理于一体的高性能电转化设备,主要用于DNA、RNA或蛋白质在细胞内的导入实验。该仪器可产生受控高压脉冲,瞬间改变细胞膜的电势状态,形成可逆性纳米孔洞,从而实现分子跨膜运输。
165-2661型号在电压调节精度、电容释放稳定性、时间常数检测及安全防护方面均较前代产品有显著提升。其操作系统设计简洁,具备自动检测、数据记录、参数存储及错误报警功能,适用于细菌、酵母、哺乳动物细胞和植物原生质体等多种体系。
本教程旨在详细介绍伯乐165-2661的操作步骤、实验流程、参数设置、样品准备及注意事项,帮助科研人员掌握标准化实验操作流程,实现高效、安全、可重复的实验结果。
165-2661电穿孔仪主要由以下部分构成:
主机系统:控制电压、电容及时间常数的核心模块。
高压储能与放电系统:用于能量积累与脉冲释放。
电极输出接口:连接电转杯并传导能量。
显示与控制面板:设置实验参数与实时显示状态。
安全防护模块:包括电弧检测、安全盖感应与过压保护。
散热系统:维持内部温度稳定。
仪器结构紧凑,参数调节采用数字化控制,所有关键数据均通过LCD屏实时显示,确保操作可视化与可追溯。
温度范围:20–25°C;
相对湿度:≤60%;
电源电压:AC 220 V ±10%;
接地电阻:≤1 Ω;
环境应无强磁场、导电尘埃及振动源。
在开机前,操作人员应完成以下检查:
确认电源线完好且接地可靠;
检查电极接口及电转杯是否干燥、清洁;
确认安全盖感应装置正常;
检查面板是否显示“Ready”;
确保电源插座不与其他高功率设备共用。
以大肠杆菌为例,样品制备过程如下:
接种菌株于LB培养基中,37°C培养至OD₆₀₀≈0.4;
离心(4000 rpm,5分钟),去上清;
使用冰冷10%甘油溶液洗涤3次,去除培养基盐分;
将菌体重悬于10%甘油中,浓度约1×10⁹ cells/mL;
加入外源质粒DNA(1–2 µg);
冰上预冷5分钟备用。
对于哺乳动物细胞,可采用无血清缓冲液(如Opti-MEM)重悬,并保持低温操作。
打开电源开关,仪器进入启动自检状态;
系统检测高压模块、电容组、安全盖感应器及电极连接状态;
若显示“Ready to Pulse”,表示可进入操作阶段;
若出现“Check System”提示,应检查安全盖或电极接触是否异常。
自检通过后,系统自动进入主界面,显示默认电压、电容与时间常数值。
按下“VOLTAGE”键,使用方向键输入所需电压。
电压范围:0.2–2.5 kV;
分辨率:0.01 kV;
建议设置:
细菌体系:2.0–2.5 kV;
酵母体系:1.0–1.5 kV;
哺乳细胞:0.25–0.8 kV;
植物原生质体:0.8–1.0 kV。
按下“CAP”键选择所需电容档位(25–3300 µF)。
小电容:用于细菌或短脉冲放电;
中等电容:用于真核细胞或中能量体系;
大电容:用于植物细胞或大体积电击实验。
单脉冲模式(Single Pulse):适合细菌与酵母;
多脉冲模式(Multi Pulse):适合哺乳动物细胞,增强DNA导入效率;
程序模式(Program Mode):可调用已保存参数组。
设定完成后,按“ENTER”键确认,屏幕显示设定参数;
如需保存当前方案,按“SAVE”,系统自动编号并记录。
取预冷电转杯(0.2 cm间隙)置于冰上;
吸取40–50 µL样品混合液加入电转杯;
轻拍电转杯底部以排除气泡;
将电转杯插入仪器电极槽中,确保接触良好;
关闭安全盖。
按下“PULSE”键启动放电;
仪器自动释放储能电量并显示放电状态;
屏幕实时显示:
实际电压值(V);
时间常数τ(ms);
电弧检测状态(OK或ARC);
放电完成后,系统发出提示音并显示“Pulse Complete”。
正常放电:时间常数为4–8 ms,显示“OK”;
异常电弧:显示“ARC DETECTED”,需重新制备样品;
电流中断:可能因安全盖未闭合或电极接触不良,应重新检测。
取出电转杯并立即置于冰上冷却2分钟;
向电转杯中加入1 mL冰冷SOC复苏培养基;
将混合液转移至无菌离心管中;
37°C培养1小时以恢复细胞;
涂布含抗性标记的培养基平板并培养12–16小时;
观察转化菌落或进行后续筛选。
哺乳细胞体系需在无血清条件下复苏4小时后更换完全培养基。
防止电弧放电
样品中不得含盐;
电转杯内无气泡;
电极表面保持干燥。
控制温度
所有样品与电转杯需预冷;
放电后立即冰浴处理。
电压与电容匹配
电压过高或电容过大会导致细胞膜不可逆损伤;
建议通过小范围预实验优化。
安全防护
放电过程中不得触碰仪器;
仪器必须可靠接地;
若设备出现异响或冒烟,应立即断电。
多次实验间隔
每次放电间隔≥30秒,以防电容过热。
165-2661可实时记录实验数据,包括:
放电电压;
电容值;
时间常数;
电弧检测状态;
实际放电曲线。
按下“VIEW”键查看上一次放电记录;
可通过USB接口导出数据文件(TXT或CSV格式);
建议建立实验记录表,包括样品编号、参数组合及结果分析。
标准记录示例:
| 样品编号 | 电压 (kV) | 电容 (µF) | 时间常数 (ms) | 电弧状态 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| E001 | 2.5 | 25 | 4.8 | OK | 正常放电 |
| E002 | 2.5 | 25 | ARC | 电弧,样品含盐 |
关闭电源,待风扇停止后拔出电源插头;
用无水乙醇或去离子水清洁电极槽;
擦干仪器表面,保持通风干燥;
电转杯清洗后晾干备用。
| 项目 | 周期 | 内容 |
|---|---|---|
| 电极清洁 | 每次实验后 | 去除残液与污染物 |
| 风扇与散热系统 | 每月 | 清除灰尘,保持通风 |
| 电压校准 | 每6个月 | 使用标准高压表检测 |
| 电容检测 | 每年 | 检查容量衰减 |
| 安全盖感应 | 每季度 | 检查灵敏度与可靠性 |
| 问题 | 可能原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 无法放电 | 安全盖未关闭或接地异常 | 检查盖体与接地系统 |
| 电弧频繁 | 样品含盐或气泡 | 更换缓冲液并重新配制样品 |
| 时间常数偏低 | 电导率过高 | 稀释样品或更换电转杯 |
| 电压偏差大 | 内部电源不稳 | 检查电源或联系维护人员 |
| 样品过热 | 连续放电过多 | 延长操作间隔并冰浴降温 |
细胞状态
细胞应处于生长对数期,过度培养会降低电穿孔效率。
DNA纯度
使用高纯度质粒DNA,A₂₆₀/A₂₈₀应在1.8–2.0之间。
缓冲液导电性
理想导电率≤10 µS/cm,过高会导致电弧。
能量调控
通过调节电压或电容微调能量密度,平衡转化效率与细胞存活率。
重复性验证
同一参数下进行3次独立放电,若时间常数偏差<0.2 ms,则条件稳定。
设备运行期间禁止打开安全盖或接触电极;
若仪器报警,应立即停止操作并关闭电源;
实验室应配备干粉灭火器、防电击绝缘垫与急救设施;
操作人员须接受高压设备培训;
定期进行安全检查与电气检测。
电穿孔成功的关键指标包括:
细胞存活率高于80%;
无电弧放电;
转化效率达到预期标准(如>10⁸ CFU/µg DNA);
时间常数稳定在理论值±0.2 ms范围内。
若结果偏差明显,应重新评估缓冲液成分、电极清洁度及能量参数。
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