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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(xì)胞（Eukaryotic cells）與原核細(xì)胞（Microbial cells）的電穿孔/電轉(zhuǎn)化操作。它結(jié)合了主機(jī)單元、ShockPod 電擊槽、以及兩個(gè)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(xì)胞體系和實(shí)驗(yàn)需求。
該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)注重靈活性、可重復(fù)性與用戶友好界面：
提供預(yù)設(shè)程序庫，可快速應(yīng)用于常見細(xì)胞類型（真核、原核、酵母等）
支持手動(dòng)調(diào)節(jié)所有關(guān)鍵參數(shù)（電壓、電容、電阻、脈沖時(shí)間、脈沖間隔等）
配備 PulseTrac? 電路與電弧保護(hù)設(shè)計(jì)，提升實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性與安全性
簡(jiǎn)單來說，該設(shè)備是一個(gè)兼顧微生物與哺乳動(dòng)物細(xì)胞電轉(zhuǎn)化需求、性能強(qiáng)大且靈活的電穿孔平臺(tái)。
標(biāo)準(zhǔn)貨號(hào) 165-2660 的系統(tǒng)包括：
主機(jī)單元（Main Unit）
CE 模塊（Capacitance Extender）
PC 模塊（Pulse Controller）
ShockPod 電擊槽（Shocking Chamber）
15 個(gè)無菌電擊杯（cuvettes，5 個(gè)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(cè)等附件。用戶可根據(jù)需要另配不同電極間隙的電擊杯。
設(shè)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(jī)輸出）
輸出波型：指數(shù)衰減波 或 方波
電容設(shè)置（當(dāng)使用 CE 模塊）：10–500 V 時(shí)為 25–3,275?μF；500–3,000 V 時(shí)為 10、25、50?μF 等級(jí)
并聯(lián)電阻范圍（使用 PC 模塊）：50–1,000?Ω，以 50?Ω 增量，并可設(shè)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(shí)間：10–500 V 時(shí)為 0.05–10 ms（以 0.05 ms 增量）或 10–100 ms；500–3,000 V 時(shí)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(shí)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(shè)備對(duì)從低電壓至高電壓、從真核至原核、從標(biāo)準(zhǔn)至高難度體系皆具備覆蓋能力。
為保證電穿孔實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行并獲得高效率、低細(xì)胞損傷，以下準(zhǔn)備工作非常關(guān)鍵：
選擇細(xì)胞處于對(duì)數(shù)生長期（生長活躍期），狀態(tài)良好，無明顯應(yīng)激反應(yīng)。
使用合適的培養(yǎng)基洗滌細(xì)胞 2–3 次，推薦使用低離子強(qiáng)度、無血清或電穿孔專用緩沖液。
調(diào)整細(xì)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(xì)胞類型略作調(diào)整。
對(duì)于原核細(xì)胞或酵母細(xì)胞，應(yīng)確保細(xì)胞壁狀態(tài)適宜（如酵母可適當(dāng)處理）以提升穿孔效率。
準(zhǔn)備 DNA、RNA、蛋白或其他分子載體時(shí)，應(yīng)保證其高純度、無蛋白或核酸酶污染。一般 DNA 濃度應(yīng)控制在 50–200 ng/μL 或按實(shí)驗(yàn)要求設(shè)定。
使用適宜的轉(zhuǎn)染緩沖液或低離子強(qiáng)度溶液，避免使用含 Ca2?、Mg2? 或高鹽培養(yǎng)液，因?yàn)檫@些會(huì)增加電弧風(fēng)險(xiǎn)或降低細(xì)胞存活率。
根據(jù)細(xì)胞類型和實(shí)驗(yàn)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(yù)潤濕以避免氣泡。
樣品加至電擊杯時(shí)，應(yīng)避免氣泡產(chǎn)生，因?yàn)闅馀輹?huì)引發(fā)局部電弧并損傷細(xì)胞。
在設(shè)備附近準(zhǔn)備穩(wěn)固的平面，確保主機(jī)、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(shè)備要求，避免供電波動(dòng)影響實(shí)驗(yàn)。
將儀器通電并進(jìn)行預(yù)熱、自檢，確認(rèn)屏幕、模塊、ShockPod 均無故障提示。
實(shí)驗(yàn)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(dǎo)致電擊事故。
將主機(jī)單元放置在平穩(wěn)、通風(fēng)良好的臺(tái)面上。
將電源線連接到主機(jī)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(jī)前面板左和中兩個(gè)輸出插口（極性不影響電穿孔過程）。
連接 CE 模塊（若有）到主機(jī)背部標(biāo)識(shí)為 CE 的插口。插入時(shí)需斷電操作。
連接 PC 模塊（若有）到主機(jī)背部標(biāo)識(shí)為 PC 的插口。插入時(shí)同樣需主機(jī)斷電。
安裝完成后，打開電源開關(guān)，設(shè)備進(jìn)入自檢階段，確認(rèn)無報(bào)警、模塊識(shí)別正常。
開機(jī)后，主機(jī)屏幕進(jìn)入主菜單，可選擇“預(yù)設(shè)程序（Protocol）”、“手動(dòng)設(shè)置”、“用戶程序（User Protocol）”等模式。
若首次使用建議選擇“預(yù)設(shè)程序”，例如細(xì)菌、酵母、哺乳動(dòng)物細(xì)胞等類別。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)設(shè)定推薦的電壓、電容/電阻、脈沖時(shí)間。
若采用“手動(dòng)模式”，可使用上下箭頭鍵滾動(dòng)參數(shù)，按 Enter 鍵確認(rèn)，參數(shù)高亮狀態(tài)下可直接輸入數(shù)值。
參數(shù)設(shè)置完成后，脈沖按鈕（Pulse）變?yōu)榭捎?，屏幕右下角?huì)閃爍 “P” 表示準(zhǔn)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(shè)定電壓的電容器快速放電至樣品，電壓隨時(shí)間按指數(shù)下降。適用于寬范圍細(xì)胞類型。
方波 (Square Wave): 在放電過程中維持較穩(wěn)定電壓然后截?cái)啵}沖時(shí)間、次數(shù)、間隔可調(diào)。適合對(duì)電穿孔響應(yīng)敏感、需精確定時(shí)的細(xì)胞。
用戶可根據(jù)細(xì)胞類型、實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖杂汕袚Q，并結(jié)合預(yù)設(shè)或手動(dòng)調(diào)整。
以下為一個(gè)典型的電穿孔操作流程，適用于使用 165-2660 系統(tǒng)進(jìn)行樣品處理。
確認(rèn)細(xì)胞、外源分子、電擊杯準(zhǔn)備就緒。
確認(rèn)儀器通電、自檢完成，ShockPod 插入、模塊連接良好。
將細(xì)胞懸液與待導(dǎo)入分子（如質(zhì)粒DNA）按實(shí)驗(yàn)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(dá) 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(jī)界面選擇適當(dāng)程序（預(yù)設(shè)／手動(dòng)／用戶程序），確認(rèn)參數(shù)。
按下“Pulse”按鈕執(zhí)行脈沖施加。系統(tǒng)將啟動(dòng)充電并在適當(dāng)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(dòng)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(yù)熱培養(yǎng)基或培養(yǎng)皿中）以利于恢復(fù)。
若程序設(shè)定為多脈沖，按需要在界面選擇“返回”或“再脈沖”實(shí)現(xiàn)重復(fù)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(xì)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(fù)30 分鐘至數(shù)小時(shí)后進(jìn)行下游處理（如轉(zhuǎn)染效率檢測(cè)、生物活性測(cè)定等）。
清潔電擊杯并進(jìn)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(xì)胞存活率，以下優(yōu)化建議值得參考：
對(duì)于指數(shù)衰減波：關(guān)鍵參數(shù)包括電壓（V0）、時(shí)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(shí)間常數(shù)有利于穿孔但可能導(dǎo)致細(xì)胞損傷。
對(duì)于方波模式：可調(diào)參數(shù)包括脈沖持續(xù)時(shí)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(shí)間、單次脈沖）逐步調(diào)高。
在微生物系統(tǒng)（如細(xì)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(shí)間，以減少細(xì)胞損傷。
系統(tǒng)內(nèi)置常見細(xì)胞類型的預(yù)設(shè)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(dòng)物細(xì)胞（如 CHO、293 細(xì)胞）等，使用預(yù)設(shè)可顯著簡(jiǎn)化操作流程、節(jié)省調(diào)參時(shí)間。建議初次使用時(shí)優(yōu)先采用預(yù)設(shè)，待熟練后再進(jìn)入手動(dòng)優(yōu)化。
保持樣品懸液電導(dǎo)率盡可能低，使用低離子強(qiáng)度電穿孔緩沖液。
避免空氣氣泡在電擊杯中出現(xiàn)；氣泡會(huì)導(dǎo)致局部電弧，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒壞設(shè)備或樣品。
在每次電穿孔前測(cè)量細(xì)胞電阻（儀器接口或手動(dòng)測(cè)定），確保樣本在設(shè)備允許范圍內(nèi)。
在第一次使用某細(xì)胞類型時(shí)，建議做梯度試驗(yàn)：如電壓 1000 V、1200 V、1400 V 三個(gè)水平，脈沖時(shí)間 2 ms、3 ms、4 ms 各一次，通過平板或熒光等方式檢測(cè)轉(zhuǎn)化效率與細(xì)胞存活率。
記錄每次實(shí)驗(yàn)的參數(shù)（電壓、電容/電阻、樣品體積、細(xì)胞密度、存活率、轉(zhuǎn)化效率）以便日后復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)或比對(duì)。
在插拔電擊杯或模塊連接線前，務(wù)必關(guān)閉主機(jī)電源，避免電擊風(fēng)險(xiǎn)。
電擊后樣品可能產(chǎn)生熱效應(yīng)、氣泡或液體噴濺，應(yīng)避免人員面部或裸手靠近。
如實(shí)驗(yàn)過程中觀察到明顯起弧或冒煙，應(yīng)立即停止并關(guān)閉設(shè)備，檢查電擊杯是否破損、連接是否松動(dòng)、樣品是否含鹽量過高。
在對(duì)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞切換使用時(shí)，切換參數(shù)必須謹(jǐn)慎，不建議直接用原核程序作用于哺乳動(dòng)物細(xì)胞。
保證實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)良好，同時(shí)避免設(shè)備前方堆放雜物，以免熱量積聚或影響設(shè)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(jī)運(yùn)行空載狀態(tài)進(jìn)行自檢，以防內(nèi)部元件老化。
本儀器屬于高壓電設(shè)備，使用時(shí)必須由經(jīng)過培訓(xùn)的操作人員進(jìn)行。 — Ring warning：設(shè)備產(chǎn)生、使用及輻射射頻能量，如操作不當(dāng)，可能干擾無線通信或引起電磁兼容問題。
設(shè)備必須接地良好，并使用符合當(dāng)?shù)匕踩珮?biāo)準(zhǔn)的電源插座。
嚴(yán)禁將人體、動(dòng)物或非設(shè)計(jì)樣品置入電擊杯中進(jìn)行電穿孔操作。
在操作過程中嚴(yán)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(bào)等），應(yīng)立即切斷電源并通知維護(hù)人員。
在清潔或維護(hù)設(shè)備前，務(wù)必?cái)嚯姴蜗码娫床孱^。
定期用干燥、無塵的軟布擦拭主機(jī)、模塊及 ShockPod 表面，避免灰塵積聚。
每?3-6 個(gè)月檢查一次連接線、插頭、模塊接合處是否松動(dòng)、磨損或有裂紋。
定期（每?6-12 月）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，尤其是脈沖電壓、電阻、電容、時(shí)間常數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)，以保證輸出準(zhǔn)確、重復(fù)性良好。
保持實(shí)驗(yàn)室環(huán)境干燥、無腐蝕性氣體，以防主機(jī)內(nèi)部元件氧化或損壞。
電擊杯屬一次消耗品，應(yīng)在出現(xiàn)裂紋、變色、殘留污漬或?qū)щ姰惓r(shí)及時(shí)更換。
建議記錄每次維護(hù)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(xiàng)常見問題及對(duì)應(yīng)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(rèn)／模塊未正確連接 | 檢查參數(shù)是否設(shè)定、模塊連接是否松動(dòng)、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(shí)間過長、電極間隙選擇不當(dāng)、緩沖液離子強(qiáng)度高 | 降低電壓或縮短時(shí)間、檢查電擊杯規(guī)格、使用低離子強(qiáng)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(dǎo)電率過高、插入方向錯(cuò)誤 | 停機(jī)檢查電擊杯、去除氣泡、降低樣品導(dǎo)電率、更換電擊杯。 |
| 屏幕顯示模塊錯(cuò)誤、系統(tǒng)無法識(shí)別 CE 或 PC 模塊 | 模塊未插好或電纜接觸不良 | 關(guān)機(jī)后拔下模塊，檢查接口清潔后重新插入。 |
| 輸出電壓偏離設(shè)定值較大、重復(fù)性差 | 模塊老化、未校準(zhǔn)、樣品電阻超出允許范圍 | 進(jìn)行設(shè)備校準(zhǔn)、更換老化模塊、測(cè)量樣品電阻并調(diào)整參數(shù)。 |
對(duì)于無法通過上述方法解決的問題，建議及時(shí)聯(lián)系儀器供應(yīng)商或授權(quán)維修服務(wù)，避免自行拆修造成更嚴(yán)重?fù)p壞。
杭州實(shí)了個(gè)驗(yàn)生物科技有限公司
