伯樂 GenePulser Xcell 電穿孔儀是一款高性能的基因轉(zhuǎn)化與電穿孔系統(tǒng),專為分子生物學、基因工程、細胞遺傳及醫(yī)學生物研究設計。其核心功能是通過短時間高電場作用,使細胞膜瞬間形成可逆性微孔,從而讓 DNA、RNA 或蛋白質(zhì)進入細胞,實現(xiàn)外源基因?qū)搿?/p>
該儀器采用高精度脈沖控制系統(tǒng),可輸出指數(shù)衰減波和方波兩種波形,適用于細菌、酵母、哺乳動物細胞、真菌、植物原生質(zhì)體等多種細胞類型。它具備穩(wěn)定的電場輸出、靈活的參數(shù)設定和高重復性,是實現(xiàn)高轉(zhuǎn)化效率的重要工具。
轉(zhuǎn)化效率(Transformation Efficiency)指每微克 DNA 成功進入細胞并表達的細胞數(shù)。它是評估電穿孔實驗成效的關(guān)鍵指標。通常以菌落形成單位(CFU/μg DNA)或熒光陽性率(%)表示。
高轉(zhuǎn)化效率意味著外源基因能被大量細胞吸收,表達結(jié)果穩(wěn)定且重復性好,這直接決定了基因?qū)雽嶒灥某晒β省?/p>
電場強度是決定細胞膜擊穿與孔隙形成的核心參數(shù)。
電場強度過低:無法形成足夠的通道,DNA 難以進入。
電場強度過高:會導致電弧或細胞大量死亡。
理想電場范圍:
細菌(如 E. coli):10–18 kV/cm;
酵母:4–8 kV/cm;
哺乳動物細胞:0.4–1.5 kV/cm。
短時高強度脈沖可迅速形成孔隙,但恢復時間短;長時低強度脈沖則更溫和,適合敏感細胞。
GenePulser Xcell 支持多脈沖模式,可通過脈沖持續(xù)時間與間隔的配合優(yōu)化轉(zhuǎn)化效率。
高離子強度緩沖液會降低樣品電阻,導致電流過大和電弧風險。
建議使用低導電專用電穿孔緩沖液(如無鹽 Tris、HEPES 緩沖體系),保持樣品電阻在 50–1,000 Ω 范圍內(nèi)。
細胞活性、密度及生長階段直接決定膜的可穿孔性。
對數(shù)生長期的細胞轉(zhuǎn)化效率最高;
過度生長或處于靜止期的細胞膜穩(wěn)定,難以穿孔;
健康細胞群的膜電位較高,更容易形成可逆通道。
含鹽、蛋白或有機溶劑的 DNA 樣品會干擾放電,降低效率。
需使用高純度、無鹽 DNA;
超螺旋質(zhì)粒較線性 DNA 更易被吸收;
片段化 DNA 或過大分子進入細胞的效率較低。
低溫(4 ℃)有助于抑制放電熱效應,減少細胞損傷。樣品體積需與比色皿間隙匹配,防止氣泡。
GenePulser Xcell 采用數(shù)字化電壓調(diào)控,電壓誤差低于 ±1%。
其 PulseTrac? 電路可實時監(jiān)控放電曲線,自動調(diào)整輸出能量,使每次脈沖均勻穩(wěn)定,從而確保最佳電場強度和重復性。
指數(shù)衰減波:能在短時間內(nèi)產(chǎn)生高峰電壓,適合細菌、酵母等厚壁細胞;
方波:電場恒定,刺激均勻,適合哺乳動物細胞及敏感系統(tǒng)。
通過對波形的選擇與參數(shù)優(yōu)化,儀器可在不同細胞類型中實現(xiàn)最佳轉(zhuǎn)化率。
CE 模塊可擴大電容范圍至 3,275 μF,延長脈沖時間,增強能量釋放。
PC 模塊提供 50–1,000 Ω 電阻調(diào)節(jié),防止放電過流并提高電場穩(wěn)定性。
可連續(xù)輸出 1–10 個脈沖,間隔 0.1–10 s。對于部分細胞(如 CHO、293T),多脈沖能顯著提升轉(zhuǎn)染比例,同時保持細胞活力。
系統(tǒng)開機后自動測量樣品電阻并提示是否在合理范圍。若電阻過低,將阻止放電,避免損壞樣品和設備。
每次實驗結(jié)束后,儀器會記錄實際電壓、電流及時間常數(shù),方便研究人員比較不同參數(shù)下的轉(zhuǎn)化效率。
電壓:1,800–2,500 V(0.1 cm 間隙)
時間常數(shù):4–6 ms
電容:25 μF
典型效率:10?–101? CFU/μg DNA
影響因素主要為電弧控制與DNA純度。冷凍電感受態(tài)細胞配合低離子緩沖液可顯著提高成功率。
電壓:1,000–1,500 V(0.2 cm 間隙)
電容:200 μF
效率:10?–10? transformants/μg DNA
酵母細胞壁厚,應使用預處理酶(Zymolyase)或滲透壓保護劑(如山梨醇)提高通透性。
方波脈沖:200–300 V,10–20 ms,1–3 次脈沖
效率:40–80% 陽性轉(zhuǎn)染率
采用方波可維持穩(wěn)定電場,減少熱損傷。細胞密度與培養(yǎng)狀態(tài)是關(guān)鍵變量。
電壓:400–800 V
脈沖時間:20–30 ms
效率:取決于細胞壁去除完整度和滲透壓條件。
細菌:應選取對數(shù)生長期細胞并反復洗脫離子;
哺乳動物細胞:轉(zhuǎn)染前 12 小時換新培養(yǎng)基,確?;盍?;
酵母:加入 1 M 山梨醇或甘露醇以維持滲透平衡。
采用逐步優(yōu)化法:
固定電容,逐步提升電壓;
固定電壓,延長脈沖時間;
在安全范圍內(nèi)測試多脈沖組合。
在低溫條件(4 ℃)下預冷樣品與比色皿,可防止電弧和熱積累,提高細胞存活率。
避免使用含鹽緩沖液(如 PBS),推薦無鹽緩沖體系。
高導電性會導致電流過大,引起電弧,從而大幅降低轉(zhuǎn)化率。
使用高純度、無酚、無鹽 DNA。避免使用溶劑殘留的樣品,可用乙醇沉淀或柱純化法進一步凈化。
電擊后立即加入適量復蘇液(含營養(yǎng)與保護劑),在 37 ℃ 靜置 30–60 分鐘。過早接種或稀釋會降低轉(zhuǎn)化成功率。
GenePulser Xcell 內(nèi)置數(shù)據(jù)存儲功能,可自動記錄每次實驗的:
設定參數(shù)(電壓、電容、脈沖數(shù)等);
實際輸出數(shù)據(jù)(電流、時間常數(shù));
樣品電阻與能量釋放情況。
研究人員可通過比對不同條件下的結(jié)果,總結(jié)出特定細胞的最優(yōu)電場參數(shù),從而建立標準化操作流程,保證高效轉(zhuǎn)化率與穩(wěn)定性。
| 問題 | 可能原因 | 解決辦法 |
|---|---|---|
| 轉(zhuǎn)化效率低 | 電場過弱或DNA不純 | 提高電壓或重新純化DNA |
| 細胞死亡率高 | 電壓過高、時間過長 | 降低電壓或縮短脈沖時間 |
| 電弧放電 | 氣泡或?qū)щ婝}殘留 | 去氣泡、用低離子緩沖液 |
| 重復性差 | 電極污染或電容波動 | 清洗電極、檢查模塊接觸 |
| 響應電流不穩(wěn)定 | 樣品體積不均或間隙偏差 | 重新加樣并確保比色皿平放 |
以 E. coli DH5α 電轉(zhuǎn)化為例:
電壓:1,800 V
電容:25 μF
比色皿間隙:0.1 cm
時間常數(shù):5 ms
電阻:200 Ω
通過 GenePulser Xcell 進行放電后,細胞轉(zhuǎn)化效率可穩(wěn)定在 10? CFU/μg DNA。若更換高純度質(zhì)粒并優(yōu)化緩沖液,最高可達 101? CFU/μg DNA。
對于 CHO 細胞轉(zhuǎn)染實驗:
方波:250 V,20 ms,2 次脈沖,間隔 1 s
存活率約 85%,熒光陽性率 70%以上。
這些數(shù)據(jù)證明,在科學優(yōu)化下,GenePulser Xcell 能在保持高細胞活率的同時顯著提升轉(zhuǎn)化效率。
GenePulser Xcell 電穿孔儀由長沙實了個驗儀器制造有限公司提供,享受“質(zhì)保三年,只換不修”的服務政策。
廠家提供以下支持:
設備校準與維護培訓;
參數(shù)優(yōu)化技術(shù)指導;
故障診斷與模塊更換;
實驗應用咨詢。
伯樂 GenePulser Xcell 電穿孔儀憑借精準脈沖控制、模塊化設計及智能反饋機制,在電轉(zhuǎn)化實驗中實現(xiàn)了高穩(wěn)定性與高效率。其轉(zhuǎn)化效率不僅取決于電場參數(shù),更與樣品準備、緩沖體系、溫度控制及細胞狀態(tài)密切相關(guān)。
通過系統(tǒng)優(yōu)化與科學操作,GenePulser Xcell 可實現(xiàn):
細菌轉(zhuǎn)化效率高達 101? CFU/μg DNA;
酵母與哺乳動物細胞轉(zhuǎn)化效率穩(wěn)定在行業(yè)領先水平;
重復性強、細胞活率高、實驗誤差小。
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