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伯樂電穿孔儀 165-2661 是一款高精度、多模式的電轉化儀器，廣泛應用于基因導入、細胞轉染、分子遞送及蛋白質表達等生物學研究。
儀器通過控制電壓、電容、電阻和時間常數等參數，形成特定的電場條件，使細胞膜在高壓脈沖下產生可逆性微孔，從而實現外源分子的進入。
正確的參數設置是確保實驗成功的關鍵。不同細胞類型、樣品體積與導入物特性，均對電穿孔參數有不同要求。
本說明將系統介紹伯樂電穿孔儀 165-2661 的參數結構、設置方法及優化策略，以幫助使用者科學調整實驗條件。
電穿孔實驗中涉及多個核心參數，每個參數均影響電場強度、能量釋放和細胞反應。
| 參數名稱 | 符號 | 范圍 | 功能說明 |
|---|---|---|---|
| 電壓 | V | 10–3500 V | 決定電場強度和膜穿孔能力 |
| 電容 | C | 25–3275 μF | 決定能量釋放速度與時間常數 |
| 電阻 | R | 50–1000 Ω 或 ∞ | 控制放電速率和能量衰減 |
| 時間常數 | τ | 0.05–10 ms | 電流衰減特征量（自動計算） |
| 波形類型 | — | 指數衰減波 / 方波 | 決定電流釋放模式 |
| 脈沖次數 | — | 1–10 次 | 決定能量施加頻率與細胞修復狀態 |
| 間隔時間 | — | 0.1–3 s | 多脈沖模式下的放電間隔 |
| 模塊模式 | — | CE 模塊（高電容）/ PC 模塊（方波控制） | 決定輸出特性與應用類型 |
電壓決定電場強度 E=V/dE = V/dE=V/d，是電穿孔最重要的參數。
電壓越高，細胞膜受電場作用越強，孔洞形成越多，但過高電壓會造成膜不可逆擊穿，導致細胞死亡。
伯樂 165-2661 的電壓可在 10–3500 V 連續可調。
不同實驗體系推薦范圍如下：
| 實驗類型 | 電擊杯間隙 | 推薦電壓 (V) | 電場強度 (kV/cm) |
|---|---|---|---|
| 細菌 (E. coli) | 0.2 cm | 1800–2500 | 9–12.5 |
| 酵母 | 0.2 cm | 1200–1600 | 6–8 |
| 植物原生質體 | 0.4 cm | 400–800 | 1–2 |
| 哺乳動物細胞 | 0.4 cm | 400–700 | 1–1.8 |
| 藻類與真菌孢子 | 0.2 cm | 800–1500 | 4–7 |
低電壓：細胞存活率高，但轉化效率低；
高電壓：穿孔效率高，但熱損傷嚴重；
建議采用“逐步升壓法”，從低電壓開始，每次增加 100–200 V，找到平衡點。
電容控制儲能量及能量釋放速度。
在固定電壓下，電容越大，釋放能量越多，放電持續時間越長。
165-2661 的電容范圍為 25–3275 μF，分級可調。
小電容（25–125 μF）：放電快、峰值高、適合細菌；
中電容（200–800 μF）：能量平衡、適合酵母及真核細胞；
大電容（1000 μF 以上）：放電平緩、適合植物原生質體。
| 電容 (μF) | 電壓 (V) | 時間常數 (ms) | 適用樣品 |
|---|---|---|---|
| 25 | 2000 | 4–5 | 細菌 |
| 500 | 800 | 6–7 | 酵母 |
| 1000 | 600 | 8–9 | 植物細胞 |
| 2000 | 550 | 9–10 | 哺乳動物細胞 |
電阻控制電流衰減速率。高電阻可延長放電時間，低電阻可增加電流強度。
50–1000 Ω 或 ∞。
50–200 Ω：快速放電，適用于細菌；
200–500 Ω：平衡能量釋放；
500–1000 Ω：慢速衰減，適合真核細胞。
若不確定實驗體系電阻特性，可選擇自動模式“Auto-R”。儀器將根據樣品導電性自調電阻。
時間常數是電流衰減到初值的 1/e 所需時間：
τ=R×Cτ = R × Cτ=R×C
反映能量釋放速度與細胞受電場作用時間。
| 實驗體系 | 推薦時間常數 (ms) | 特點說明 |
|---|---|---|
| 細菌 | 4–5 | 短促高效，熱效應小 |
| 酵母 | 6–8 | 平衡導入率與存活率 |
| 哺乳動物細胞 | 5–8 | 保持高轉染效率 |
| 植物原生質體 | 8–10 | 溫和作用防止裂解 |
若 τ <3 ms，可能導電性過強或樣品含鹽；
若 τ >10 ms，能量過高，需減小電容。
165-2661 支持兩種波形輸出模式：
特點：電流迅速衰減，能量集中；
適用：細菌、酵母、藻類；
優點：穿孔效率高，反應快；
缺點：電弧風險較高。
特點：電壓恒定，作用時間可控；
適用：哺乳動物細胞、原生質體；
優點：溫和穩定，細胞存活率高；
缺點：需要較高電容。
若實驗目標為高導入效率：選擇指數波；
若注重細胞活性與表達：選擇方波。
伯樂 165-2661 支持單次至 10 次脈沖。
單脈沖：適合細菌及酵母；
多脈沖：適合真核細胞（如 2–5 次）。
多脈沖間隔 0.1–3 s 可調。
間隔過短：細胞來不及修復，死亡率高；
間隔過長：膜孔關閉，導入率下降。
推薦值： 1 s。
哺乳動物細胞：3 次脈沖，每次 5 ms，間隔 1 s；
植物原生質體：2 次脈沖，每次 8 ms，間隔 1.5 s。
伯樂 165-2661 可通過插拔不同模塊實現不同應用模式。
| 模塊類型 | 主要功能 | 應用方向 |
|---|---|---|
| CE 模塊（Capacitance Extension） | 擴展電容容量，提高能量儲存 | 植物細胞、真核細胞 |
| PC 模塊（Pulse Control） | 控制脈沖次數與波形 | 動物細胞瞬時轉染 |
| DS 模塊（Data Storage） | 數據記錄與導出 | 研究型實驗室 |
更換模塊前必須關閉電源，并確認接口干燥清潔。
開機與自檢
開機后等待系統自動檢測完畢（蓋鎖、電壓模塊、風扇狀態等）。
進入參數界面
按 “MENU” 鍵進入設置界面。
電壓設定
使用方向鍵調整至目標值，例如 2000 V。
電容與電阻設定
選擇對應參數值，或使用自動模式（Auto-C、Auto-R）。
選擇波形
在“Waveform”選項中選擇 Exponential 或 Square。
設置脈沖次數與間隔
根據樣品需求輸入脈沖數與間隔時間。
保存參數方案
按 “SAVE” 鍵保存至編號（最多 99 組）。
執行放電
加入樣品 → 關閉蓋鎖 → 按 “PULSE” → 等待“READY” → 按 “ENTER” 放電。
電穿孔參數之間相互關聯，調整需遵循能量平衡原則。
| 調整目標 | 優化策略 |
|---|---|
| 提高導入效率 | 提升電壓或電容，但保持 τ <8 ms |
| 減少細胞死亡 | 降低電壓，使用方波或多脈沖模式 |
| 避免電弧 | 降低電導率、減小電壓、使用干凈電擊杯 |
| 增加穩定性 | 使用恒溫環境、固定時間常數、統一 buffer |
| 平衡轉化率與存活率 | 電場強度與脈沖時間相互折中調整 |
| 細胞類型 | 電擊杯間隙 | 電壓 (V) | 電容 (μF) | 波形 | 脈沖次數 | 時間常數 (ms) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| E. coli DH5α | 0.2 cm | 2000 | 25 | 指數波 | 1 | 5.0 |
| Saccharomyces cerevisiae | 0.2 cm | 1400 | 500 | 指數波 | 1 | 6.5 |
| CHO 細胞 | 0.4 cm | 550 | 500 | 方波 | 3 | 6.8 |
| HEK293 | 0.4 cm | 600 | 800 | 方波 | 3 | 7.0 |
| 植物原生質體 | 0.4 cm | 650 | 1000 | 方波 | 2 | 8.5 |
這些參數可作為起始參考值，用戶應根據實驗目標進行微調。
若實測電壓低于設定值，檢查電源波動與模塊接觸。
若 τ 明顯偏短，樣品導電性過強，應稀釋或更換緩沖液。
若波形不平滑，檢查電極是否氧化或 ShockPod 潮濕。
可能因電容老化或儲能不充分，應執行系統校準。
| 錯誤設置 | 后果 | 糾正建議 |
|---|---|---|
| 電壓過高 | 電弧、細胞死亡 | 降低電壓、冷卻樣品 |
| 電容過大 | 細胞過熱 | 減小電容或增加間隔 |
| 波形選擇錯誤 | 低效率或細胞損傷 | 根據細胞類型重新選擇 |
| 含鹽 buffer | 電弧放電 | 使用低離子緩沖液 |
| 脈沖次數過多 | 熱累積導致細胞裂解 | 降低脈沖次數或延長間隔 |
單因素優化法
固定其他條件，僅調整電壓或電容，繪制效率曲線。
梯度法
設置多組遞增參數，確定最佳組合。
響應曲面分析（RSM）
通過統計建模分析多因素交互效應，適合高要求科研實驗。
預冷與復蘇結合
樣品與電擊杯預冷可減少熱應激，提高重復性。
低電壓多脈沖替代高電壓單脈沖
對哺乳動物與植物細胞尤為有效。
每次實驗應記錄以下數據：
電壓、電容、電阻、波形類型；
時間常數與放電次數；
樣品濃度與緩沖液類型；
實際輸出與生物學結果。
這些數據可導出為 CSV 文件，用于統計分析與重復性驗證。
調整參數前確保蓋鎖關閉；
運行中不得觸摸儀器與電擊杯；
若電弧或異常聲響出現，應立即停止實驗；
調整模塊或拔插接口前務必斷電；
定期檢查電壓校準精度，防止超載運行。
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