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伯樂（Bio-Rad）GenePulser Xcell 電穿孔儀是一款高性能的電穿孔系統，主要用于將核酸、蛋白質或其他生物大分子導入細胞。該系統廣泛應用于細菌、酵母、哺乳動物細胞、植物原生質體等多種細胞類型中，具有操作簡便、參數可控、重復性好等優點。
系統由主機、電容放電模塊、波形控制模塊、樣品電擊槽及配套電極組成。GenePulser Xcell 通過產生短暫且高強度的電場，使細胞膜瞬時可滲透，從而促進外源 DNA 或 RNA 分子進入細胞內部。其設計既保證了實驗的高效率，又注重安全與穩定性。
主要特征包括：
多模式支持：可進行指數衰減脈沖（Exponential Decay）與方波脈沖（Square Wave）兩種模式；
智能控制：內置微處理器控制系統，可精準設定電壓、電容、電阻及脈沖時間；
可視化顯示：液晶屏實時顯示參數與運行狀態；
數據可追溯：具備實驗程序存儲和結果輸出功能；
高安全性：具有自動放電與過載保護設計。
電穿孔（Electroporation）是一種物理性轉染方法，依靠瞬時高電場作用使細胞膜形成可逆性微孔。當電場撤除后，細胞膜修復，部分外源分子被困在細胞內，實現轉染。
其基本過程包括三個階段：
電場作用期：外加高壓導致細胞膜電位升高，形成納米級通道；
分子導入期：外源 DNA 或 RNA 通過這些瞬時通道進入細胞；
膜修復期：電壓結束后，膜通道關閉，細胞恢復完整性。
電場強度、脈沖時間、緩沖液電導率和溫度是影響電穿孔效果的關鍵因素。GenePulser Xcell 可精準調控這些參數，最大化轉染效率并降低細胞死亡率。
主機：核心控制單元，包含電容充電模塊、電壓調節單元和微處理系統；
顯示屏與控制面板：用于設定參數、監控進度及顯示輸出；
電極槽（Cuvette Holder）：放置含樣品的電穿孔杯；
連接接口：用于連接不同電極模塊，如細胞類型不同可選用不同間距電極；
安全接地接口：確保放電過程中的安全運行；
數據接口：可通過 USB 輸出實驗參數和結果。
確認電源線完好并可靠接地；
檢查電極槽清潔無殘留液；
打開主機電源，確認顯示正常；
若長時間未使用，應先空載測試。
選用電穿孔專用緩沖液或低離子強度介質；
細胞應處于對數生長期，活力高；
外源 DNA/RNA 需高純度、無蛋白或鹽離子污染；
使用一次性電穿孔杯，常見間距為 0.2 cm 或 0.4 cm。
操作人員需佩戴絕緣手套；
嚴禁帶電開蓋或接觸電極；
放電結束后等待儀器自動放電完畢再取樣。
打開電源；
儀器自檢完成后進入主界面；
根據實驗需求選擇工作模式：指數衰減或方波；
設置參數，如電壓（V）、電容（μF）、電阻（Ω）或脈沖時間（ms）；
進行空載測試，確認無報警。
將細胞懸液與外源 DNA 混合；
轉移至無氣泡的電穿孔杯中；
插入電極槽，確保電極接觸良好；
關閉防護蓋。
按下 “PULSE” 按鈕；
系統自動充電并在設定參數下放電；
屏幕顯示脈沖波形與實際輸出參數；
完成后儀器提示“PULSE COMPLETE”。
待自動放電結束后取出電穿孔杯；
立即將細胞轉移至復蘇培養基；
靜置 5–10 分鐘以促進膜修復；
隨后進行培養、篩選或檢測。
適用于細菌、酵母等原核生物。
主要參數：
電壓范圍：200–2500 V；
電容范圍：25–3300 μF；
外部電阻：0–1000 Ω；
輸出波形：電壓隨時間指數衰減。
適用于哺乳動物細胞和植物原生質體。
主要參數：
電壓范圍：10–1000 V；
脈沖時間：0.05–99.9 ms；
可設置單脈沖或多脈沖；
波形平穩，能量釋放均勻。
電壓過低：轉染效率低；
電壓過高：細胞死亡率上升；
電容增大：脈沖持續時間延長；
介質導電性高：能量消耗快，需降低電壓；
每種細胞應先進行參數梯度實驗以確定最優條件。
使用無離子水沖洗電極槽；
擦干表面，防止電極氧化；
定期檢查電纜及接口；
每三個月校驗一次輸出電壓；
若長期不使用，應拔掉電源并防潮保存。
嚴禁非專業人員拆機；
實驗區域應干燥、無導電液體；
使用后等待自動放電完成再處理；
若出現報警提示，應立即斷電檢查；
建議每次實驗前后記錄運行日志，確保數據可追溯。
| 問題現象 | 可能原因 | 解決措施 |
|---|---|---|
| 無脈沖輸出 | 電極接觸不良或參數設置錯誤 | 檢查電極槽并重新設定參數 |
| 電弧放電 | 樣品中有氣泡或導電離子濃度高 | 去除氣泡，使用低離子緩沖液 |
| 轉染效率低 | 電壓不足或DNA質量差 | 提高電壓，優化DNA純度 |
| 樣品加熱或細胞死亡率高 | 電壓過高或脈沖過長 | 降低電壓或縮短脈沖時間 |
| 屏幕報警“OVERLOAD” | 內部短路或液體外溢 | 停機清潔并重新測試 |
大腸桿菌感受態制備與轉化
使用 0.2 cm 間距電極杯，設定電壓 2.5 kV、電容 25 μF。放電后立即加入 1 mL SOC 培養基，37℃ 復蘇 1 小時，再進行抗性篩選。
CHO 細胞轉染實驗
使用方波模式，電壓 250 V，脈沖時間 10 ms，間隔 0.5 s，連續 2 次脈沖。隨后置于含血清培養基中復蘇。
酵母電轉實驗
電壓 1.5 kV，電容 50 μF，電阻 200 Ω，細胞處理液中含 1 M 山梨醇以提高存活率。
月度維護：清潔外殼、檢查接地；
季度維護：檢測電極導通性、確認輸出波形；
年度維護：由專業技術人員校準電壓與時間精度；
使用記錄：每次操作后記錄日期、操作者、參數與結果。
通過規范化維護可延長設備壽命，確保每次電穿孔結果的重復性。
GenePulser Xcell 電穿孔儀以其精確的電控技術、廣泛的細胞適用范圍及高度安全的操作系統，在分子生物學實驗中發揮著核心作用。掌握合理的參數設置與操作規范，不僅能顯著提升轉染效率，還能減少細胞損傷。
對于科研人員而言，該系統提供了一個穩定、高效、可重復的電穿孔平臺，是基因工程、蛋白表達及細胞改造實驗中不可或缺的重要工具。
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