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伯樂 GenePulser Xcell 電穿孔儀是一款高性能、模塊化設計的電穿孔系統,專為基因導入、細胞轉化、質粒轉染及電融合等分子生物學實驗而設計。該儀器由美國伯樂公司研發制造,以其穩定的脈沖輸出、精確的控制系統和廣泛的適用性,成為全球科研機構、醫學院校和生物實驗室的主流電穿孔平臺之一。
GenePulser Xcell 的設計核心是可控高壓脈沖技術。通過短時間高電場刺激,使細胞膜暫時形成可逆性微孔,從而使 DNA、RNA、蛋白質或其他帶電分子進入細胞。該過程不依賴化學載體或病毒載體,操作簡便、安全高效。其高重復性與精確控制能力,使其在哺乳動物細胞、細菌、酵母、真菌及植物原生質體的研究中表現卓越。
GenePulser Xcell 系統采用模塊化結構,主要由以下部分組成:
主機為系統核心,負責電壓輸出、脈沖控制及數據采集。其內部集成高壓電容儲能系統、放電電路和智能監控模塊。
主機面板配備 LCD 顯示屏與操作鍵盤,可直接設定電壓、電容、電阻、脈沖數與波形類型。內置 PulseTrac? 動態反饋系統,可實時監測脈沖輸出波形并自動調整參數,保證每次放電的穩定性。
ShockPod 是樣品電擊的執行裝置,負責將主機產生的高壓脈沖均勻傳遞至樣品。其結構堅固,內置安全鎖定機制,未蓋緊時系統自動阻止放電。電極采用高純金屬材料,導電性好、抗腐蝕能力強,保證了電場的均勻分布和實驗重復性。
CE 模塊用于擴展電容容量范圍,適合大體積樣品或需長時間脈沖的實驗。電容調節范圍從 25 μF 到 3,275 μF,可實現更寬廣的時間常數設定,為不同細胞類型提供更靈活的選擇。
PC 模塊可增加并聯電阻,控制脈沖電流輸出特性,防止電弧和過流。電阻范圍為 50–1,000 Ω,可精確調節輸出波形形態。此模塊尤其適用于哺乳動物細胞的方波電穿孔。
比色皿是樣品容器,由透明聚碳酸酯制成,內置平行金屬電極。標準間隙包括 0.1、0.2、0.4 cm,分別適合細菌、酵母與哺乳動物細胞。比色皿通過 ShockPod 電極接觸傳導電流,實現樣品電擊。
電穿孔的原理基于電場作用下細胞膜的暫時可逆擊穿。當外加電場強度達到閾值時,細胞膜兩側的電位差使磷脂雙層結構發生瞬時重排,在膜表面形成納米級通道。這些微孔在電場撤除后可自行關閉,而外源物質(如質粒 DNA 或 RNA)趁此時進入細胞內部,實現分子導入。
GenePulser Xcell 通過內部高壓電容儲能,在毫秒級時間內釋放強脈沖電場。儀器可輸出兩種波形:
指數衰減波(Exponential Decay Pulse)
電壓在放電過程中逐漸衰減,波形符合指數規律。適用于細菌、酵母等細胞壁較厚或電阻較高的系統。
方波(Square Wave Pulse)
電壓在設定時間內保持恒定后迅速下降,脈沖形狀方正穩定。適用于哺乳動物細胞和敏感細胞類型,能量分布均勻,細胞損傷較小。
通過電壓、電容、電阻及脈沖時間的配合控制,用戶可精確設定脈沖能量,實現對不同細胞類型的最優穿孔效果。
| 項目 | 參數范圍 | 說明 |
|---|---|---|
| 電壓輸出 | 10–3,000 V | 可調節,精度 ±1% |
| 電容范圍 | 10–3,275 μF(帶 CE 模塊) | 可擴展時間常數 |
| 電阻范圍 | 50–1,000 Ω(帶 PC 模塊) | 控制電流與電弧防護 |
| 方波脈沖時間 | 0.05–100 ms | 精確步進 0.05 ms |
| 脈沖數 | 1–10 次 | 可編程連續放電 |
| 脈沖間隔 | 0.1–10 s | 適用于多脈沖實驗 |
| 比色皿間隙 | 0.1、0.2、0.4 cm | 不同細胞類型選擇 |
| 輸出功率穩定性 | ±2% | PulseTrac 實時校正 |
| 數據存儲容量 | 最近 100 次實驗 | 可回放與導出 |
該系統具備自動檢測樣品電阻功能,若電阻過低,會自動中斷放電并提示警報,防止設備或樣品損壞。
主機可獨立使用,也可搭配 CE 與 PC 模塊組成完整系統。用戶可根據實驗需求自由組合,實現多種應用場景。
采用高精度數控系統,可微調電壓、電容和時間常數。PulseTrac 動態反饋回路保證每次脈沖能量一致,避免批次差異。
儀器具備安全互鎖機制,在 ShockPod 蓋未關閉時自動阻斷高壓輸出,防止誤操作。系統還設有過流、過溫及短路保護。
LCD 顯示屏直觀顯示參數設置與波形信息。菜單式操作邏輯簡潔,支持多語言顯示與用戶程序儲存功能。
可適用于多種細胞類型,包括:
細菌(如 E. coli、Bacillus subtilis);
酵母與真菌(如 S. cerevisiae、Candida albicans);
哺乳動物細胞(如 CHO、HEK293、COS-7、3T3);
植物原生質體及藻類細胞。
每次脈沖輸出均自動記錄實際電壓、電流和時間常數,便于實驗追蹤和重復驗證。
開機自檢:系統自動檢測模塊連接與電路狀態。
參數設定:選擇模式(手動、預設、用戶程序),輸入電壓、電容、脈沖數等。
樣品準備:將細胞與核酸混合于比色皿中,去除氣泡。
放置比色皿:插入 ShockPod 電極槽并蓋緊上蓋。
執行電擊:按下“Pulse”鍵,系統釋放高壓脈沖。
數據記錄:實驗結束后儀器顯示實際電參數,可儲存或導出。
后處理:將樣品立即轉入復蘇培養基中。
整個過程安全、簡便、可控,適合新手與高級研究人員使用。
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