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伯樂 GenePulser Xcell 電穿孔儀電極清洗與維護全流程

一、概述

伯樂 GenePulser Xcell 電穿孔儀是一款高性能的電轉化與基因?qū)朐O備，廣泛應用于哺乳動物細胞、細菌、酵母、真菌及植物原生質(zhì)體的電穿孔實驗中。其核心部件之一——電極系統(tǒng)，直接決定了脈沖輸出的穩(wěn)定性和電場均勻性，是保障實驗重復性和轉染效率的關鍵因素。

在長期使用過程中，電極表面會因樣品殘留、緩沖液結晶、電弧沉積或電解反應而產(chǎn)生污染層。這些沉積物會改變電極間的導電性能，導致電壓輸出不穩(wěn)定、時間常數(shù)偏離、脈沖波形畸變，甚至引發(fā)電弧放電、樣品燒毀等嚴重問題。因此，定期清洗與維護電極，是確保 GenePulser Xcell 持續(xù)高效運行的重要環(huán)節(jié)。

本文將系統(tǒng)介紹電極結構、污染類型、清洗原理、操作步驟、注意事項、維護周期及常見問題解決方案，幫助實驗人員建立科學規(guī)范的電極清洗管理流程。

二、電極結構與功能

GenePulser Xcell 電穿孔儀的電極由ShockPod 電擊腔和比色皿內(nèi)金屬片電極兩部分組成。

1. ShockPod 電極觸點

位于電擊腔底部，為兩條金屬導體，與主機的高壓輸出端相連。它負責將高壓脈沖能量傳遞至比色皿。接觸面必須保持光潔無氧化層，以確保電流均勻分布。

2. 比色皿電極板

每個電穿孔比色皿內(nèi)側設有兩塊平行金屬電極，常由鋁或不銹鋼制成，間隙分別為 0.1、0.2 或 0.4 cm。樣品懸液置于其間，當高壓脈沖釋放時，電流經(jīng)比色皿兩端通過樣品形成電場，實現(xiàn)細胞膜擊穿。

3. 電極接觸方式

放置比色皿后，ShockPod 電極觸點緊貼比色皿外側電極端口，形成完整電路。若表面有污垢或鹽分殘留，會造成接觸電阻增加或放電不完全，影響電擊效率。

三、電極污染的主要來源

在頻繁的實驗過程中，電極表面可能出現(xiàn)以下幾類污染：

1. 緩沖液結晶殘留：含鹽緩沖液在蒸發(fā)后留下鹽析物，形成白色或灰色斑點。

2. 電解產(chǎn)物沉積：高壓放電使金屬表面氧化或析出金屬離子，久而久之形成暗色膜層。

3. 電弧碳化痕跡：電弧放電產(chǎn)生的高溫會在電極上留下黑色燒痕或凹陷。

4. 有機物與細胞殘渣：樣品溢出或電擊后泡沫飛濺，會在電極表面形成黏附物。

5. 環(huán)境灰塵與濕氣：若ShockPod長時間未封閉，空氣中的水分和灰塵會附著電極表面。

這些污染物會嚴重影響放電穩(wěn)定性，因此每隔一定次數(shù)實驗后必須進行徹底清洗。

四、電極污染的危害

• 電壓輸出不穩(wěn)：電極電阻增加導致輸出偏低。

• 時間常數(shù)異常：電容放電不完整，脈沖衰減曲線異常。

• 電弧頻發(fā)：殘留鹽分或氣泡形成局部高電場，容易放電擊穿。

• 比色皿燒毀：電弧產(chǎn)生高溫造成塑料變形。

• 實驗結果偏差：轉染率下降、重復性差、細胞死亡率上升。

定期清洗電極不僅能保持電氣性能穩(wěn)定，還能延長ShockPod和比色皿的使用壽命。

五、電極清洗的基本原則

1. 溫和清潔：盡量使用非腐蝕性清洗液，避免損傷金屬層。

2. 完全去離子化：使用去離子水徹底沖洗，防止鹽析再沉積。

3. 避免刮擦：金屬表面若出現(xiàn)劃痕，會成為電弧集中點。

4. 干燥保存：防止?jié)駳庖l(fā)電化學反應。

5. 分級處理：根據(jù)污染程度選擇不同清洗強度。

六、電極清洗操作流程

（一）日常快速清潔（每次實驗后進行）

目的：去除表面殘留液體與鹽分，防止結晶。

步驟：

1. 關閉主機電源并拔下電源線，確保無高壓殘留。

2. 取下 ShockPod 上蓋，用干凈的無塵布擦拭電極觸點。

3. 用去離子水輕輕沖洗觸點區(qū)域，再用無絨紙巾吸干。

4. 若使用可重復比色皿，將其用去離子水反復沖洗 3–5 次。

5. 自然晾干或在潔凈空氣下吹干后蓋上防塵蓋。

注意事項：

• 不得使用自來水，以免引入離子污染。

• 切勿用力按壓電極觸點，防止變形。

（二）定期深度清潔（每使用 20–30 次后進行）

目的：去除氧化層、電解產(chǎn)物及微量沉積。

所需材料：

• 10% 無水乙醇溶液或 5% 異丙醇；

• 棉簽、無塵布；

• 去離子水；

• 軟毛刷；

• 小型空氣干燥器或干凈吹風裝置。

步驟：

1. 拔下 ShockPod 連接線，置于干燥工作臺上。

2. 使用無塵布蘸取少量乙醇輕擦電極觸點。

3. 對氧化區(qū)域可用軟毛刷輕刷，勿使用金屬刷。

4. 再以去離子水沖洗，確保無酒精殘留。

5. 擦干后置于通風處自然風干。

6. 清洗比色皿時，切勿用強酸或強堿液，以免腐蝕電極。

效果：金屬表面應呈均勻銀灰色，無斑點或黑痕。

（三）嚴重污染或電弧燒蝕修復

若電極表面出現(xiàn)明顯黑色燒痕或凹坑，可采用以下方法：

1. 機械輕拋法

• 使用超細砂紙（800–1000 號）輕輕打磨受損區(qū)域。

• 打磨后用無水乙醇擦拭，再用去離子水清洗。

2. 化學還原法

• 用 2% 檸檬酸溶液浸泡 3 分鐘，去除氧化層。

• 隨即用去離子水沖洗干凈并吹干。

3. 重新鍍層或更換

• 若電極損傷嚴重、表面凹陷明顯，應更換 ShockPod 電極組件或整套比色皿。

七、比色皿電極清洗與重復使用規(guī)范

1. 一次性比色皿

實驗后立即棄用，不可重復，以免殘留物影響后續(xù)實驗。

2. 可重復比色皿

可使用專用清洗流程延長壽命：

1. 用去離子水沖洗數(shù)次，去除溶液殘留；

2. 浸泡于 70% 乙醇 10 分鐘消毒；

3. 以去離子水徹底漂洗，確保無酒精殘留；

4. 倒置晾干或置于 60 ℃ 烘箱中烘干；

5. 儲存在干燥、無塵的密封袋內(nèi)。

禁止使用酸、堿、漂白劑或超聲波清洗，以免電極脫層。

八、電極維護周期與記錄

為確保電極系統(tǒng)長期穩(wěn)定，應建立以下維護周期：

所有清洗與更換操作應在設備維護日志中記錄，包括日期、執(zhí)行人、污染類型及清洗方法。

九、常見電極問題與解決辦法

十、安全注意事項

1. 清洗前務必切斷電源，避免殘留高壓引起觸電。

2. 禁止在儀器通電狀態(tài)下擦拭或接觸電極。

3. 不得使用含氯或強酸性溶液，以免腐蝕金屬表面。

4. 清洗用具（如布、棉簽）需無塵無纖維脫落。

5. 使用乙醇等有機溶劑時應遠離明火，保持通風。

6. 清洗后應確保電極完全干燥后再通電運行。

十一、環(huán)境與存放要求

• 清洗后電極應存放在干燥、無塵、相對濕度不高于 60% 的環(huán)境。

• 建議在不使用時蓋上防塵罩，防止灰塵附著。

• 若長期停用，應在 ShockPod 內(nèi)放置干燥劑包，并定期更換。

• 避免存放于強酸蒸汽、氨氣或鹽霧環(huán)境。

十二、電極壽命延長技巧

1. 采用高純?nèi)ルx子水和專用電穿孔緩沖液，減少離子沉積。

2. 實驗后立即清洗，避免樣品干涸結晶。

3. 控制電壓強度，避免頻繁電弧。

4. 每月進行一次外觀檢查，發(fā)現(xiàn)發(fā)黑或不平整立即處理。

5. 若條件允許，使用備用 ShockPod 輪換，以減少磨損。

十三、清洗后的檢測與驗證

清洗完成后，可通過以下方法驗證電極性能是否恢復：

1. 導通測試：使用萬用表檢測兩電極間電阻，應在正常范圍內(nèi)（無比色皿狀態(tài)下為無窮大）。

2. 電壓輸出測試：以空載或標準比色皿模式運行，觀測脈沖波形是否平滑。

3. 視覺檢查：電極表面應光滑、無凹坑、無殘留液痕。

4. 試樣驗證：用標準樣品進行一次測試，確認電場均勻性。

若波形異?；蜉敵霾环€(wěn)定，說明仍有殘留污染，應重復清洗或更換部件。