伯乐电穿孔仪 165-2661 是一款针对基因导入、蛋白质递送、RNA 转染与药物电穿孔等应用而设计的高精度仪器。
要获得高转化效率与良好细胞存活率,必须在操作前充分了解样品要求。样品条件直接影响电场分布、电导特性及膜孔形成,因此样品准备的规范化是确保实验成功的关键。
本指南全面介绍不同类型样品(细菌、酵母、动物细胞、植物原生质体及特殊体系)在电穿孔前的准备标准,帮助研究者科学设定实验条件。
样品中不得含有任何盐离子、培养基残留或高导电杂质。
若使用含盐溶液(如 PBS、LB、DMEM 等),会在放电瞬间产生电弧,导致样品炭化或细胞死亡。
推荐使用低离子缓冲液或无离子水系统溶液,如 1 mM HEPES 或 无离子 Tris。
理想电导率:0.5–1.5 mS/cm。
电导率过高 → 电弧风险增加、时间常数下降;
电导率过低 → 电场分布不均,能量释放不充分。
可使用电导仪检测样品电导率并调整缓冲液比例。
样品必须为单细胞悬液。聚集或沉降会造成局部电场过强。
建议使用轻柔吹打或短时间低速离心重悬;
不可剧烈震荡,以免造成细胞膜破裂。
所有样品在放电前需预冷至 4℃。
低温可:
降低热积累;
提高细胞膜修复能力;
稳定电阻与时间常数。
放电后立即转入预温 37℃ 培养基恢复细胞状态。
电击杯中加入样品体积不超过总容积 80%。
0.1 cm 杯:40–50 μL;
0.2 cm 杯:60–80 μL;
0.4 cm 杯:400–800 μL。
细胞浓度建议:
| 体系 | 推荐浓度 | 备注 |
|---|---|---|
| 细菌 | 1 × 10⁹ cells/mL | 洗涤 2–3 次去盐 |
| 酵母 | 1 × 10⁸ cells/mL | 稀释后冰上保存 |
| 动物细胞 | 1 × 10⁶–1 × 10⁷ cells/mL | 使用无血清培养液 |
| 植物原生质体 | 1 × 10⁶ cells/mL | 过滤除去碎片 |
1. 生理状态
应选取对数生长期细胞( OD₆₀₀ ≈ 0.5–0.7 ),此时期膜结构最具可逆性。
2. 洗涤步骤
取培养液 10 mL, 4℃ 离心 4000 rpm × 5 min;
弃上清,用 无离子 水或 10% 甘油洗涤 3 次;
最终重悬于 1 mM HEPES 或 10% 甘油中。
3. DNA 加入量
推荐 1–10 ng 高纯度质粒;过量 DNA 可能影响电场均匀。
4. 典型电压区间
1800–2500 V (0.2 cm 电极间隙)。
1. 细胞培养
取对数期 Saccharomyces cerevisiae 培养物( OD₆₀₀ ≈ 1.0 )。
2. 预处理
洗涤 3 次 → 去除培养基盐分;
重悬于 1 M 山梨醇 缓冲液(维持渗透压);
冰上静置 10 min。
3. DNA 添加量
100–500 ng 高纯度质粒 DNA。
4. 推荐条件
电压 1400–1600 V,电场 6–8 kV/cm,时间常数 6–8 ms。
1. 细胞状态
细胞应处于 80% 融合或悬浮生长对数期,避免凋亡或高密度状态。
2. 培养条件
使用无血清培养液或 Opti-MEM 稀释;
不可含 NaCl > 20 mM;
细胞经 PBS 两次洗涤后重悬于低导缓冲液。
3. DNA/RNA 或蛋白质添加
每 0.4 mL 样品加入 1–2 μg 质粒或 mRNA。
4. 推荐电压
400–700 V (0.4 cm 间距,方波模式),时间常数 6–8 ms。
5. 复苏要求
电击后立即转入 37℃ 含血清培养基恢复 1–2 小时。
1. 原生质体提取
从新鲜叶片中经酶解获得单细胞悬液。
2. 洗涤
用 0.4 M 甘露醇溶液洗涤 2 次以维持渗透平衡。
3. DNA 用量
5–10 μg 纯化质粒 DNA。
4. 推荐条件
电压 600–800 V,电场 1.5–2 kV/cm,方波模式,时间常数 8–9 ms。
5. 特别注意
原生质体对剪切力极敏感,操作需轻柔,禁止震荡。
电场强度 4–7 kV/cm;
需预冷 + 甘油保护;
DNA 浓度 50–200 ng/样。
溶剂必须无离子且 pH 7.0 ± 0.2;
颗粒均匀分散,避免团聚;
体积 ≤ 0.5 mL。
如 T 细胞、NK 细胞等免疫体系:
使用专用电穿孔缓冲液(低钠、无血清);
电压 200–400 V,多脉冲模式。
| 类型 | 组成 | 适用体系 |
|---|---|---|
| 低离子 HEPES 缓冲液 | 1 mM HEPES pH 7.2 | 细菌、酵母 |
| 甘油缓冲液 | 10% 甘油 + 1 mM Tris | 微生物与藻类 |
| 山梨醇缓冲液 | 1 M 山梨醇 + 1 mM CaCl₂ 微量 | 酵母、真菌 |
| 低盐 Opti-MEM | 1:1 稀释 | 动物细胞 |
| 甘露醇溶液 | 0.4 M 甘露醇 | 植物原生质体 |
维持在 6.8–7.4 之间。酸碱偏差会影响膜稳定性和离子迁移。
所有缓冲液需 4℃ 保存,不得使用陈旧或受污染溶液。使用前恢复至室温以避免电导率突变。
纯度 ≥ 1.8 (A₂₆₀/A₂₈₀);
无蛋白、无盐;
线性化或超螺旋形式均可。
纯度 ≥ 2.0;
使用 DEPC 水溶解;
防止反复冻融。
缓冲液离子强度低;
浓度 < 1 mg/mL;
避免含 Tris-HCl > 20 mM 或盐。
分散体系透明无沉淀;
颗粒直径 < 200 nm;
溶剂需无机盐 < 1 mM。
| 现象 | 可能原因 | 解决方案 |
|---|---|---|
| 电弧闪光 | 样品含盐、气泡或导电性高 | 更换低盐缓冲液、排除气泡 |
| 时间常数过短 | 电导率过高 | 稀释样品或降电压 |
| 无转化效果 | 电场不足或 DNA 浓度低 | 提高电压或增加 DNA 量 |
| 细胞死亡率高 | 电压过高或温度过高 | 预冷样品、降低电压 |
| 电击后样品混浊 | 膜破裂 | 检查缓冲液 pH 与温度 |
短期保存:冰上保存 ≤ 1 小时;
长期保存:离心后弃上清,细胞重悬于 10% 甘油,–80℃ 冻存;
运输要求:使用干冰运输,避免温度波动。
DNA、RNA 等外源分子需独立低温保存,防止降解。
在电穿孔前应进行以下检测:
细胞活性检测:用 Trypan Blue 染色,活性 > 95% 方可使用。
电导率检测:用便携式电导仪,确保在 0.5–1.5 mS/cm 之间。
体积确认:注入电击杯前检查气泡并控制在安全容积。
样品均匀性:显微镜下应无明显团块。
| 样品类型 | 电场强度 (kV/cm) | 浓度 (cells/mL) | 外源分子量 | 温度 | 缓冲液 |
|---|---|---|---|---|---|
| 细菌 | 9–12 | 1×10⁹ | DNA 1–10 ng | 4℃ | 1 mM HEPES |
| 酵母 | 6–8 | 1×10⁸ | DNA 100 ng | 4℃ | 1 M 山梨醇 |
| CHO 细胞 | 1.5–2 | 1×10⁶ | DNA 2 μg | 4℃ | Opti-MEM |
| 植物原生质体 | 1.5–2 | 1×10⁶ | DNA 5–10 μg | 4℃ | 0.4 M 甘露醇 |
| 藻类 | 4–7 | 1×10⁷ | RNA 200 ng | 4℃ | 10% 甘油 |
所有样品均应在 BSL-2 或等同条件下操作;
处理人体细胞或临床样品时需使用独立电击杯;
放电前确认盖锁闭合并佩戴绝缘手套;
实验台保持干燥、防止液体外溢;
废弃样品经高压灭菌后弃置。
样品无盐、无气泡;
电导率检测合格;
体积适配电击杯;
外源分子纯度合格;
电极与杯体干燥;
ShockPod 盖锁正常;
参数设定匹配样品类型。
减少盐离子残留:离心后用低离子缓冲液反复洗涤;
提高膜稳定性:添加 甘油 5–10% 作为保护剂;
提升导入率:保持对数期细胞活性;
避免热积累:每次放电间隔 ≥ 10 秒;
使用新鲜样品:避免冷冻反复融化造成膜损伤。
| 样品条件 | 影响表现 |
|---|---|
| 电导率偏高 | 电弧、时间常数短、细胞损伤 |
| 电导率偏低 | 能量不足、导入率低 |
| 细胞聚集 | 电场不均、穿孔率不稳定 |
| 温度过高 | 细胞死亡、DNA 降解 |
| 缓冲液 pH 偏差 | 电流异常、膜孔不闭合 |
| DNA 纯度不足 | 导入后表达率下降 |
因此,样品质量控制是确保数据可重复性的基础。
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