伯乐电穿孔仪 165-2661 是一款专为基因转化、分子导入和细胞电穿孔实验设计的高性能仪器。
其核心运行原理是:通过在极短时间内施加高压电场,使细胞膜瞬时产生可逆微孔,从而让外源 DNA、RNA、蛋白质或其他分子进入细胞内部。
在运行过程中,165-2661 将高压能量精确地储存在电容中,并在控制系统指令下迅速释放。
仪器内置的自动校准、能量检测与安全保护机制,使其能够在高压环境下安全、稳定地工作。
正确掌握其运行方法,不仅能提高实验成功率,还能最大限度延长设备寿命并确保操作者安全。
室温控制在 20–25 ℃;
相对湿度 ≤ 70%;
工作台平整、绝缘、防潮;
避免阳光直射与电磁干扰源;
周围无易燃易爆物品。
在运行前应逐项检查:
电源线与接地线连接稳固;
ShockPod 电击槽内部干燥、无盐渍或液体残留;
电击杯表面清洁无裂痕;
通风口畅通,风扇运转正常;
打开电源后系统自动自检,屏幕显示 “SELF TEST PASSED”;
若出现报警代码,应立即停止操作,查明原因。
细胞样品:处于对数生长期,活性高;
缓冲液:低离子强度(导电率 < 1.5 mS/cm),常用 10% 甘露醇或蔗糖缓冲液;
外源分子:高纯度 DNA/RNA/蛋白,无盐残留;
电击杯:按实验类型选择 0.1 cm、0.2 cm 或 0.4 cm 间距;
预冷步骤:样品与电击杯在冰上放置 5–10 分钟,以降低热损伤。
接通电源后,主机自动检测高压模块、电容、电阻及盖锁状态;
屏幕进入主菜单界面,显示上次使用参数;
当指示灯由红转绿,表示系统处于 “READY” 状态,可进行下一步操作。
初始化过程确保电路稳定、参数准确,是运行前的必要步骤。
按 “MENU” 键进入系统设置,选择 Manual Setup(手动) 或 Preset Protocol(预设方案)。
| 参数 | 范围 | 作用 | 推荐值(参考) |
|---|---|---|---|
| 电压(V) | 10–3500 V | 控制电场强度 | 细菌 2000 V,酵母 1500 V,哺乳动物 600 V |
| 电容(µF) | 25–3275 | 决定能量与时间常数 | 细菌 25 µF,酵母 500 µF,哺乳动物 800 µF |
| 电阻(Ω) | 50–600(自动) | 控制衰减速率 | 默认 Auto-R |
| 波形类型 | 指数波 / 方波 | 选择能量释放模式 | 微生物用指数波,真核细胞用方波 |
| 脉冲次数 | 1–10 次 | 控制电击频次 | 一般 1–3 次 |
| 间隔时间 | 0.5–2 s | 多脉冲间休息 | 默认 1 s |
确认设定的电压、电容值在仪器允许范围内;
电极间距与样品体积匹配;
系统自动计算时间常数 τ(τ = R × C),并在界面显示。
按 “SAVE” 键,输入实验名称(如 Ecoli-2000V-25uF),以便后续调用。
将预冷细胞与外源 DNA 混匀;
用无菌移液器吸取样品注入电击杯(约占 70–80% 体积);
轻轻敲击杯壁排除气泡;
用干净纱布擦拭杯外壁;
将电击杯放入 ShockPod 电极槽中;
合上盖锁至“咔哒”定位,系统显示 “LID CLOSED – READY TO RUN”。
此步骤确保电极接触良好和安全闭锁,防止放电异常。
按 “PULSE” 键启动充电;
屏幕显示 “CHARGING…”;
当达到设定电压后,提示 “READY TO PULSE”。
按 “ENTER” 键执行放电;
系统自动释放储能电容的能量;
屏幕显示实际电压、电流与时间常数 τ;
放电持续时间通常为 4–8 ms;
放电结束后显示 “COMPLETE” 并记录数据。
实验结束后,系统会自动在 5–10 秒内释放残余电荷,确保操作安全。
放电结束后静置 10 秒;
打开盖锁,取出电击杯;
将样品立即转入适温培养液中恢复。
| 样品类型 | 恢复培养条件 | 时间 |
|---|---|---|
| E. coli | SOC 培养基,37 ℃ | 45–60 分钟 |
| 酵母 | YPD,30 ℃ | 1 小时 |
| 哺乳动物细胞 | 完全培养基,37 ℃,5% CO₂ | 2 小时 |
| 原生质体 | 甘露醇缓冲液,25 ℃ | 1 小时 |
恢复阶段允许细胞修复膜结构并启动基因表达。
165-2661 自动记录每次运行参数,包括:
设定电压、电容、波形类型;
实际输出电压与电流;
时间常数 τ;
能量释放率(Energy Efficiency,%);
实验日期与编号。
插入 USB 存储设备;
菜单选择 “Data → Export”;
选择记录批次;
导出文件格式:.csv。
导出的文件可直接导入 Excel 进行统计分析与报告生成。
仪器运行前确保盖锁闭合;
严禁触摸 ShockPod 内电极;
样品液体不得含盐或气泡;
放电后需等待至少 10 秒再开盖;
操作时佩戴绝缘手套;
若出现闪光、异味或异常声响,立即断电;
避免连续高频放电,防止电容过热;
操作完毕后关闭电源并拔掉插头。
关闭电源并等待放电完成;
使用无水乙醇或 70% 酒精擦拭 ShockPod 内壁、电击杯外部;
保持设备干燥;
每次实验后检查电极触点是否氧化。
| 项目 | 周期 | 内容 |
|---|---|---|
| 电压校准 | 每 3 个月 | 检查偏差 ≤ ±1% |
| 电容检测 | 每 6 个月 | 校准时间常数 τ |
| 散热清理 | 每季度 | 清除通风口灰尘 |
| 接地测试 | 每半年 | 电阻 ≤ 1 Ω |
| 系统升级 | 每年 | 更新控制固件 |
维护工作确保系统运行长期稳定。
| 现象 | 原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 无法放电 | 盖锁未闭合或触点脏污 | 清洁触点并重新锁盖 |
| 出现电弧 | 样品含盐或气泡 | 更换缓冲液并排气泡 |
| 电压偏低 | 电源不稳或电容老化 | 检查电源或更换模块 |
| 时间常数异常 | 电阻匹配错误 | 启用自动匹配模式 |
| 温度报警 | 散热不良或长时间放电 | 暂停运行并冷却 |
样品导电率
维持在 0.5–1.5 mS/cm;导电性过高易引发电弧。
电场强度
起始电压取推荐值的 80%,逐步调整至最优点。
时间常数
τ 控制在 4–8 ms 区间效果最佳。
多脉冲运行
对哺乳动物细胞可使用 2–3 次脉冲模式,间隔 1 s。
温度控制
所有样品与电击杯预冷可减少热效应。
数据积累
建议建立参数数据库,记录转化效率与细胞存活率的对应关系。
每月进行一次性能验证,确认系统输出稳定性。
电压验证:输出偏差 ≤ ±2%;
时间常数验证:与理论值差 ≤ 0.05 ms;
能量释放率:≥ 90%;
重复放电稳定性:100 次放电波动 < 1.5%。
若不符合要求,应执行系统自动校准功能。
165-2661 的整个运行流程可概括为八个步骤:
系统自检:启动后检测电路与温度;
参数设定:输入电压、电容、波形等;
充电阶段:电容储能至目标值;
状态检测:确保盖锁闭合、安全回路正常;
放电执行:触发高压脉冲;
信号采集:记录电压曲线与 τ 值;
数据存储:保存实验记录;
安全放电:自动释放残余电荷。
该流程完全由中央处理单元自动控制,保证每次运行精确一致。
电压:2000 V
电容:25 µF
电极间距:0.2 cm
时间常数 τ ≈ 4.8 ms
成功率:> 90%
电压:650 V
电容:800 µF
波形:方波 × 2 次 (间隔 1 s)
时间常数 τ ≈ 7.2 ms
成功率:约 85%,细胞活性高。
这些实例说明正确运行可获得高效率与高存活率的结果。
严格遵守操作规范,不擅自修改高压参数;
不得在开盖状态下运行;
确保设备与操作者均良好接地;
使用绝缘工具处理电击杯;
每次实验结束后关闭电源并放电。
165-2661 支持连续运行模式,适合高通量实验。
但为保证稳定性,应注意:
每放电 20 次后暂停 2 分钟降温;
每天工作结束后执行一次空载测试;
每月清洁电极触点,防止氧化。
长期维护得当,仪器可连续稳定工作超过 100 000 次放电周期。
运行结束后可利用导出的数据文件进行统计分析:
电压与时间常数关系;
转化效率与电场强度趋势;
不同参数下的细胞存活率;
能量释放曲线。
通过分析,可建立各体系的最优运行条件库,提高实验可重复性。
精确能量控制:电压、电容双重闭环调节;
智能反馈机制:实时采集与自校准;
多波形可选:指数衰减波与方波自由切换;
高安全设计:盖锁保护、过压报警、自动放电;
强数据功能:自动记录与导出;
兼容多体系:适用于细菌、酵母、动物与植物细胞;
稳定可靠:长时间运行偏差极小。
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