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Gene Pulser Xcell 165-2660 是 Bio-Rad 公司推出的模塊化電穿孔系統(tǒng)，適用于真核細胞（Eukaryotic cells）與原核細胞（Microbial cells）的電穿孔/電轉(zhuǎn)化操作。它結(jié)合了主機單元、ShockPod 電擊槽、以及兩個附件模塊（CE 模塊與 PC 模塊），提供指數(shù)衰減波（exponential-decay）與方波（square-wave）兩種脈沖波型，能滿足多種細胞體系和實驗需求。
該系統(tǒng)的設計注重靈活性、可重復性與用戶友好界面：
提供預設程序庫，可快速應用于常見細胞類型（真核、原核、酵母等）
支持手動調(diào)節(jié)所有關(guān)鍵參數(shù)（電壓、電容、電阻、脈沖時間、脈沖間隔等）
配備 PulseTrac? 電路與電弧保護設計，提升實驗的可重復性與安全性
簡單來說，該設備是一個兼顧微生物與哺乳動物細胞電轉(zhuǎn)化需求、性能強大且靈活的電穿孔平臺。
標準貨號 165-2660 的系統(tǒng)包括：
主機單元（Main Unit）
CE 模塊（Capacitance Extender）
PC 模塊（Pulse Controller）
ShockPod 電擊槽（Shocking Chamber）
15 個無菌電擊杯（cuvettes，5 個各為 0.1 cm、0.2 cm、0.4 cm電極間隙）
此外還配有電極連接線、電源線、用戶手冊等附件。用戶可根據(jù)需要另配不同電極間隙的電擊杯。
設備支持的主要技術(shù)參數(shù)如下（以 165-2660 系統(tǒng)為例）
輸出電壓范圍：約 10 – 3,000 V（主機輸出）
輸出波型：指數(shù)衰減波 或 方波
電容設置（當使用 CE 模塊）：10–500 V 時為 25–3,275?μF；500–3,000 V 時為 10、25、50?μF 等級
并聯(lián)電阻范圍（使用 PC 模塊）：50–1,000?Ω，以 50?Ω 增量，并可設為無限大（∞）
最低樣品電阻要求：20 Ω（10–2,500 V）或 600?Ω（2,500–3,000 V）
方波模式脈沖時間：10–500 V 時為 0.05–10 ms（以 0.05 ms 增量）或 10–100 ms；500–3,000 V 時為 0.05–5 ms 等
輸入電源：100–120 VAC 或 220–240 VAC，50/60 Hz；最大功率約 240 W（短時充電階段）
操作環(huán)境溫度：0–35 °C，濕度 0–95%（無冷凝）
尺寸／重量：主單元約 31 × 30 × 14 cm，重約 6.6 kg；CE 模塊約 31 × 28 × 9 cm 重約 3.1 kg；PC 模塊約 31 × 28 × 5 cm 重約 1.9 kg。
這些參數(shù)確保設備對從低電壓至高電壓、從真核至原核、從標準至高難度體系皆具備覆蓋能力。
為保證電穿孔實驗順利進行并獲得高效率、低細胞損傷，以下準備工作非常關(guān)鍵：
選擇細胞處于對數(shù)生長期（生長活躍期），狀態(tài)良好，無明顯應激反應。
使用合適的培養(yǎng)基洗滌細胞 2–3 次，推薦使用低離子強度、無血清或電穿孔專用緩沖液。
調(diào)整細胞濃度至適合電穿孔的范圍：例如 1 × 10? – 1 × 10? cells/mL；具體根據(jù)細胞類型略作調(diào)整。
對于原核細胞或酵母細胞，應確保細胞壁狀態(tài)適宜（如酵母可適當處理）以提升穿孔效率。
準備 DNA、RNA、蛋白或其他分子載體時，應保證其高純度、無蛋白或核酸酶污染。一般 DNA 濃度應控制在 50–200 ng/μL 或按實驗要求設定。
使用適宜的轉(zhuǎn)染緩沖液或低離子強度溶液，避免使用含 Ca2?、Mg2? 或高鹽培養(yǎng)液，因為這些會增加電弧風險或降低細胞存活率。
根據(jù)細胞類型和實驗體積選擇電擊杯間隙：0.1 cm、0.2 cm、0.4 cm皆可使用。
確保電擊杯無裂痕、干凈無塵，并在使用前用無菌緩沖液或無離子水預潤濕以避免氣泡。
樣品加至電擊杯時，應避免氣泡產(chǎn)生，因為氣泡會引發(fā)局部電弧并損傷細胞。
在設備附近準備穩(wěn)固的平面，確保主機、模塊、電擊槽放置穩(wěn)固、連接可靠。
檢查電源插座、接地線是否符合設備要求，避免供電波動影響實驗。
將儀器通電并進行預熱、自檢，確認屏幕、模塊、ShockPod 均無故障提示。
實驗室環(huán)境宜保持干燥、溫度適中（推薦20–25 °C），避免濕度過高導致電擊事故。
將主機單元放置在平穩(wěn)、通風良好的臺面上。
將電源線連接到主機背部的三插安全插口，并插入穩(wěn)定的電源插座。
插入 ShockPod 的黑色連接器至主機前面板左和中兩個輸出插口（極性不影響電穿孔過程）。
連接 CE 模塊（若有）到主機背部標識為 CE 的插口。插入時需斷電操作。
連接 PC 模塊（若有）到主機背部標識為 PC 的插口。插入時同樣需主機斷電。
安裝完成后，打開電源開關(guān)，設備進入自檢階段，確認無報警、模塊識別正常。
開機后，主機屏幕進入主菜單，可選擇“預設程序（Protocol）”、“手動設置”、“用戶程序（User Protocol）”等模式。
若首次使用建議選擇“預設程序”，例如細菌、酵母、哺乳動物細胞等類別。系統(tǒng)會自動設定推薦的電壓、電容/電阻、脈沖時間。
若采用“手動模式”，可使用上下箭頭鍵滾動參數(shù)，按 Enter 鍵確認，參數(shù)高亮狀態(tài)下可直接輸入數(shù)值。
參數(shù)設置完成后，脈沖按鈕（Pulse）變?yōu)榭捎?，屏幕右下角會閃爍 “P” 表示準備就緒。
該系統(tǒng)支持兩種主要波型：
指數(shù)衰減波 (Exponential Decay): 利用充電至設定電壓的電容器快速放電至樣品，電壓隨時間按指數(shù)下降。適用于寬范圍細胞類型。
方波 (Square Wave): 在放電過程中維持較穩(wěn)定電壓然后截斷，脈沖時間、次數(shù)、間隔可調(diào)。適合對電穿孔響應敏感、需精確定時的細胞。
用戶可根據(jù)細胞類型、實驗目的自由切換，并結(jié)合預設或手動調(diào)整。
以下為一個典型的電穿孔操作流程，適用于使用 165-2660 系統(tǒng)進行樣品處理。
確認細胞、外源分子、電擊杯準備就緒。
確認儀器通電、自檢完成，ShockPod 插入、模塊連接良好。
將細胞懸液與待導入分子（如質(zhì)粒DNA）按實驗方案混合，輕輕混勻，無氣泡。
將混合液吸取至電擊杯中（通常體積根據(jù)杯子間隙而定，如 0.1 cm 間隙約 0.1–0.2 mL，0.2 cm 間隙可略大，0.4 cm 間隙可達 0.4–0.5 mL）—具體體積參考制造商推薦。
將電擊杯插入 ShockPod 中，確保插入方向正確、匹配卡槽。
在主機界面選擇適當程序（預設／手動／用戶程序），確認參數(shù)。
按下“Pulse”按鈕執(zhí)行脈沖施加。系統(tǒng)將啟動充電并在適當瞬間釋放電壓到樣品。
脈沖結(jié)束后，電擊杯可能殘余電荷，儀器將自動釋放余電以保證安全。
然后將電擊杯中的樣品快速轉(zhuǎn)移至適宜的培養(yǎng)條件下（如預熱培養(yǎng)基或培養(yǎng)皿中）以利于恢復。
若程序設定為多脈沖，按需要在界面選擇“返回”或“再脈沖”實現(xiàn)重復脈沖。
立即將樣品從電擊杯中輕輕轉(zhuǎn)移至培養(yǎng)基或皿中，并輕輕吹打混勻，避免氣泡。
將細胞置于適宜的培養(yǎng)條件（例如 37 °C CO? 培養(yǎng)箱或酵母適宜溫度）恢復30 分鐘至數(shù)小時后進行下游處理（如轉(zhuǎn)染效率檢測、生物活性測定等）。
清潔電擊杯并進行下一次操作或按需要更換新的電擊杯。
為了獲得最佳的轉(zhuǎn)化效率與細胞存活率，以下優(yōu)化建議值得參考：
對于指數(shù)衰減波：關(guān)鍵參數(shù)包括電壓（V0）、時間常數(shù) τ（由電容 C 和電阻 R 決定）及樣品電阻。較高電壓或較短時間常數(shù)有利于穿孔但可能導致細胞損傷。
對于方波模式：可調(diào)參數(shù)包括脈沖持續(xù)時間、脈沖次數(shù)、脈沖間隔。建議從較保守參數(shù)開始（例如較低電壓、較短時間、單次脈沖）逐步調(diào)高。
在微生物系統(tǒng)（如細菌、酵母）中，由于樣品電阻通常較低，建議使用較高電壓但短脈沖時間，以減少細胞損傷。
系統(tǒng)內(nèi)置常見細胞類型的預設程序，用戶可在主界面通過“Protocol”快速選擇。
這些程序適用于諸如 E. coli、Saccharomyces cerevisiae、哺乳動物細胞（如 CHO、293 細胞）等，使用預設可顯著簡化操作流程、節(jié)省調(diào)參時間。建議初次使用時優(yōu)先采用預設，待熟練后再進入手動優(yōu)化。
保持樣品懸液電導率盡可能低，使用低離子強度電穿孔緩沖液。
避免空氣氣泡在電擊杯中出現(xiàn)；氣泡會導致局部電弧，嚴重時會燒壞設備或樣品。
在每次電穿孔前測量細胞電阻（儀器接口或手動測定），確保樣本在設備允許范圍內(nèi)。
在第一次使用某細胞類型時，建議做梯度試驗：如電壓 1000 V、1200 V、1400 V 三個水平，脈沖時間 2 ms、3 ms、4 ms 各一次，通過平板或熒光等方式檢測轉(zhuǎn)化效率與細胞存活率。
記錄每次實驗的參數(shù)（電壓、電容/電阻、樣品體積、細胞密度、存活率、轉(zhuǎn)化效率）以便日后復現(xiàn)實驗或比對。
在插拔電擊杯或模塊連接線前，務必關(guān)閉主機電源，避免電擊風險。
電擊后樣品可能產(chǎn)生熱效應、氣泡或液體噴濺，應避免人員面部或裸手靠近。
如實驗過程中觀察到明顯起弧或冒煙，應立即停止并關(guān)閉設備，檢查電擊杯是否破損、連接是否松動、樣品是否含鹽量過高。
在對原核細胞與真核細胞切換使用時，切換參數(shù)必須謹慎，不建議直接用原核程序作用于哺乳動物細胞。
保證實驗室通風良好，同時避免設備前方堆放雜物，以免熱量積聚或影響設備散熱。
若長期不使用，建議將系統(tǒng)置于斷電狀態(tài)，并定期開機運行空載狀態(tài)進行自檢，以防內(nèi)部元件老化。
本儀器屬于高壓電設備，使用時必須由經(jīng)過培訓的操作人員進行。 — Ring warning：設備產(chǎn)生、使用及輻射射頻能量，如操作不當，可能干擾無線通信或引起電磁兼容問題。
設備必須接地良好，并使用符合當?shù)匕踩珮藴实碾娫床遄?/span>
嚴禁將人體、動物或非設計樣品置入電擊杯中進行電穿孔操作。
在操作過程中嚴禁觸摸電極輸出端口，亦避免穿戴金屬飾品、手表等，以防意外通電。
若儀器發(fā)生異常（如煙霧、異常聲響、電擊不規(guī)則、警報等），應立即切斷電源并通知維護人員。
在清潔或維護設備前，務必斷電并拔下電源插頭。
定期用干燥、無塵的軟布擦拭主機、模塊及 ShockPod 表面，避免灰塵積聚。
每?3-6 個月檢查一次連接線、插頭、模塊接合處是否松動、磨損或有裂紋。
定期（每?6-12 月）對系統(tǒng)進行校準，尤其是脈沖電壓、電阻、電容、時間常數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)，以保證輸出準確、重復性良好。
保持實驗室環(huán)境干燥、無腐蝕性氣體，以防主機內(nèi)部元件氧化或損壞。
電擊杯屬一次消耗品，應在出現(xiàn)裂紋、變色、殘留污漬或?qū)щ姰惓r及時更換。
建議記錄每次維護情況，包括保養(yǎng)日期、操作人、發(fā)現(xiàn)問題及處理方案，以便后續(xù)追蹤。
下面列舉幾項常見問題及對應的排查建議：
| 故障現(xiàn)象 | 可能原因 | 處理建議 |
|---|---|---|
| 脈沖按鈕不激活（屏幕 “P” 不閃爍） | 參數(shù)未輸入／程序未確認／模塊未正確連接 | 檢查參數(shù)是否設定、模塊連接是否松動、重新選擇程序。 |
| 電擊后樣品大量死亡、轉(zhuǎn)化效率低 | 電壓過高、電擊時間過長、電極間隙選擇不當、緩沖液離子強度高 | 降低電壓或縮短時間、檢查電擊杯規(guī)格、使用低離子強度緩沖液。 |
| 出現(xiàn)明顯電弧、閃火或冒煙 | 氣泡存在、電擊杯裂損、樣品導電率過高、插入方向錯誤 | 停機檢查電擊杯、去除氣泡、降低樣品導電率、更換電擊杯。 |
| 屏幕顯示模塊錯誤、系統(tǒng)無法識別 CE 或 PC 模塊 | 模塊未插好或電纜接觸不良 | 關(guān)機后拔下模塊，檢查接口清潔后重新插入。 |
| 輸出電壓偏離設定值較大、重復性差 | 模塊老化、未校準、樣品電阻超出允許范圍 | 進行設備校準、更換老化模塊、測量樣品電阻并調(diào)整參數(shù)。 |
對于無法通過上述方法解決的問題，建議及時聯(lián)系儀器供應商或授權(quán)維修服務，避免自行拆修造成更嚴重損壞。
杭州實了個驗生物科技有限公司
