伯樂 GenePulser Xcell 電穿孔儀操作注意細節(jié)

一、總體概述

Bio-Rad GenePulser Xcell 是一款高性能電穿孔系統(tǒng)，可用于將 DNA、RNA 或其他分子導入細胞內。其獨特的模塊化設計、可調節(jié)的波形參數以及多種安全防護功能，使其廣泛應用于哺乳動物細胞、細菌、酵母、真菌及植物原生質體的基因導入實驗。
電穿孔技術依賴于在極短時間內對細胞施加強電場，使細胞膜暫時形成微孔，從而實現外源物質進入細胞。因此，操作中的細節(jié)直接影響轉染效率和細胞存活率。GenePulser Xcell 具有精確的電壓控制、電容擴展模塊和電阻調節(jié)功能，但如果操作不當，會導致電弧、樣品燒毀、細胞死亡率高等問題。

以下從實驗準備、樣品處理、電極使用、電擊操作、安全防護、參數優(yōu)化、設備維護、數據記錄等多個方面，系統(tǒng)介紹該設備在使用中的注意事項。

二、實驗準備階段注意事項

1. 儀器檢查與校準

在每次使用前，需確保主機、ShockPod 電擊腔及外接模塊連接牢固，電源線及高壓接口無松動或破損。儀器外殼接地必須良好，以防電擊事故。
在長期使用后，建議定期進行電性能檢測與內部清潔，確保輸出電壓與設定值一致。若發(fā)現脈沖輸出異?；蝻@示屏參數漂移，應停止實驗并聯(lián)系專業(yè)維護人員。

2. 環(huán)境條件要求

實驗室應保持干燥、清潔，環(huán)境濕度低于 70%，溫度在 20–25 °C。儀器應放置在堅固平穩(wěn)的操作臺上，遠離水源和強電磁干擾。
由于電穿孔過程中可能產生高電流瞬變，建議使用獨立電源插座，并避免與其他大型電器共用電源。

3. 樣品準備

細胞狀態(tài)是決定實驗成敗的關鍵因素。應選用對數生長期的健康細胞，避免凋亡或死亡細胞混入。
在進行哺乳動物細胞轉染時，細胞密度宜控制在 5×10? 至 1×10? 個/mL；細菌或酵母應使用新鮮制備的電感受態(tài)細胞。
緩沖液離子強度和電導率會影響樣品電阻，從而影響放電特性。應使用低導電緩沖體系，如專用 electroporation buffer，而不是含鹽培養(yǎng)基或 PBS。緩沖液溫度宜保持在 4 °C，以減少電擊后的熱損傷。

4. 樣品體積與比色皿選擇

GenePulser Xcell 兼容 0.1、0.2、0.4 cm 三種間隙比色皿。間隙越小，電場強度越大。
通常細菌和酵母使用 0.1 cm 間隙；哺乳動物細胞常用 0.4 cm 間隙。
樣品體積應略低于比色皿標稱體積，一般控制在 80–90% 容量，以避免形成氣泡。氣泡極易導致電弧放電，從而損壞樣本和電極。

三、樣品裝載與電極處理

1. 防止氣泡

在加入樣品時應緩慢吸入比色皿底部，使液體平穩(wěn)鋪滿電極之間空間。若發(fā)現氣泡，應輕輕敲擊比色皿壁使氣泡上浮消失，或重新移液。
切忌在比色皿上方劇烈攪動液體，因為這會引入空氣并形成電弧隱患。

2. 電極清潔與維護

比色皿使用前需確認電極干凈、無氧化層、無鹽析殘留。若發(fā)現污跡，可用去離子水清洗并自然晾干。
重復使用的比色皿應避免酒精浸泡過久，以免塑料材質變形；金屬電極可定期用無水乙醇擦拭除鹽。
長期使用后若出現電極發(fā)黑或電弧痕跡，應更換新比色皿。

3. 電極間隙與電壓匹配

不同間隙比色皿對應不同安全電壓范圍。

• 0.1 cm：建議最高不超過 2,000 V；

• 0.2 cm：建議最高 1,200 V；

• 0.4 cm：建議最高 400 V。
  超過推薦值可能產生擊穿電弧或樣品燒毀。
  在設置電壓前應計算電場強度 E = V/d，并根據細胞耐受能力做調整。

四、電穿孔操作細節(jié)

1. 設定參數前的檢查

確認儀器模式選擇正確：方波（Square Wave）或指數衰減波（Exponential Decay）。
若使用 CE 模塊或 PC 模塊，須先在主界面選擇模塊識別并初始化，否則參數設置無效。
檢查樣品電阻值是否在儀器推薦范圍內，一般不低于 20 Ω。樣品電阻過低會導致過流放電和電弧。

2. 脈沖設定要點

方波模式下需設定脈沖電壓、持續(xù)時間、脈沖數及間隔。建議從低電壓、短時間單脈沖起步，逐步優(yōu)化。
指數衰減模式下設定電容與電壓。電容越大、放電時間越長，能量越高，細胞損傷也越大。
對不同細胞，應建立專屬參數檔案。使用同種參數對不同細胞類型可能導致結果差異顯著。

3. 電擊操作流程

操作時應關閉 ShockPod 蓋子，確保鎖定。按下 Pulse 鍵后，儀器發(fā)出提示音并執(zhí)行電擊。
在電擊過程中嚴禁觸摸設備或比色皿，以防高壓傷害。電擊結束后等待顯示屏恢復正常，再取出比色皿。
每次放電后，儀器會顯示實際電壓、電流和時間常數，應記錄這些數據以便分析。

4. 電擊后的細胞處理

電擊完成后應立即將樣品轉移至低離子濃度的緩沖液或培養(yǎng)基中，使細胞膜恢復。哺乳動物細胞應在37 °C 培養(yǎng)箱恢復；細菌則可放入復蘇培養(yǎng)基中在室溫或30 °C 條件下靜置10–15 分鐘再進行后續(xù)操作。
恢復時間過短會導致細胞死亡，過長則可能影響質粒導入的穩(wěn)定性。

五、安全防護與風險控制

1. 防電弧措施

電弧不僅會燒毀樣品，還可能損壞儀器電極。
為避免電弧，應確保比色皿無裂紋、無氣泡，樣品導電性適中，緩沖液無過量鹽離子。
在高電壓實驗中，建議保持樣品冷卻，必要時在 4 °C 冰盒上操作。

2. 電擊安全

儀器輸出可達 3,000 V，應嚴格遵守操作規(guī)程。禁止打開 ShockPod 蓋子時通電，禁止徒手接觸高壓端。
儀器周圍不得放置導電液體或金屬工具。若發(fā)生異常響聲或煙味，應立即斷電。

3. 實驗室安全規(guī)范

操作人員應穿戴防護眼鏡、實驗服和絕緣手套。高壓區(qū)域應貼有警示標志。
電擊結束后方可開啟蓋子取樣，取樣后立即擦拭比色皿底部，避免殘液造成觸電或短路。

六、參數優(yōu)化與實驗重復性控制

1. 參數微調策略

對未知細胞類型，建議通過“階梯法”進行參數優(yōu)化：固定電容和間隙，逐步提升電壓，每次變化 50–100 V；
記錄轉染效率與存活率變化，繪制曲線確定最佳點。
對于方波模式，可先固定電壓，逐步延長脈沖時間；或保持時間恒定，逐步增加脈沖數。
優(yōu)化時每次僅改變一個參數，以便準確判斷影響因素。

2. 樣品一致性

同一實驗中應使用相同批次緩沖液與細胞，以減少導電性差異。
比色皿、電極間隙、體積等操作條件需保持一致。
在批量實驗中，儀器預熱 10 分鐘后再開始，可減少電子元件漂移造成的誤差。

3. 結果評估

電穿孔后細胞可用熒光染料或報告基因檢測轉染效率；同時進行細胞活力檢測。
若轉染率高但存活率低，應降低電壓或電容；若存活率高但效率低，應適度提高電壓或延長脈沖時間。
記錄結果并建立數據庫，有助于長期優(yōu)化。

七、常見問題與處理方法

八、維護與保養(yǎng)細節(jié)

1. 日常清潔

每次實驗結束后，應關閉電源并拔掉電源線。使用柔軟濕布擦拭儀器外殼，避免使用含溶劑的清潔劑。
比色皿與 ShockPod 腔體可用去離子水清洗并晾干，防止鹽結晶堆積。

2. 定期維護

每半年檢查一次電源線、模塊接口和高壓線纜。若發(fā)現絕緣層破損或接頭松動，應立即更換。
內部風扇與散熱孔需保持暢通，防止過熱導致電壓不穩(wěn)。
若儀器長時間未使用，存放前應徹底干燥，并放置在無塵、防潮環(huán)境中。

3. 軟件與數據管理

GenePulser Xcell 可存儲多達 100 次脈沖記錄。建議實驗結束后導出或記錄重要數據，包括設定值、實際輸出、電阻、電流及結果。
定期清理舊數據，保持內存充足，以防存儲異常。
在使用預設程序時，確認參數無誤再執(zhí)行，避免因誤選細胞類型造成電擊過強。

九、實驗后處理與結果保存

電穿孔完成后的樣品應立即進入復蘇步驟。哺乳動物細胞需轉移至含血清的溫培養(yǎng)基中，靜置數分鐘再進行培養(yǎng)；細菌樣品則可加復蘇液培養(yǎng) 30–60 分鐘。
實驗結果應包括轉染效率、細胞活率、參數設置及備注。對成功的條件應編號保存，以便下次直接調用。
如條件不理想，可基于該數據進行下一輪微調，逐步形成穩(wěn)定的優(yōu)化體系。

十、延長儀器壽命的關鍵要點

1. 避免高濕環(huán)境：潮濕會降低絕緣性能，增加電弧風險。

2. 嚴格遵守電壓限制：切勿超過比色皿或模塊標稱上限。

3. 保持電極清潔：定期擦拭，防止導電污垢堆積。

4. 防止過度連續(xù)放電：每次電擊后應間隔至少 30 秒，避免電子元件過熱。

5. 記錄維護日志：每次異常情況或維修應詳細記錄，方便后續(xù)追蹤。

6. 停用時斷電存放：長期不用時拔掉電源并覆蓋防塵罩。

十一、總結

GenePulser Xcell 電穿孔儀是一款性能強大、精度高的分子導入工具。要充分發(fā)揮其潛力，必須注重每一個細節(jié)：
從細胞狀態(tài)、緩沖體系、電極清潔、氣泡控制、電壓與時間設定到安全防護、數據記錄、設備維護，任何一個環(huán)節(jié)疏忽都可能導致實驗失敗。
通過規(guī)范操作、精確記錄與持續(xù)優(yōu)化，操作者可在保證細胞活力的同時顯著提高轉染效率。
長期實踐證明，良好的操作習慣不僅能提高實驗成功率，還能有效延長儀器壽命，降低維護成本。