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Bio-Rad GenePulser Xcell 是一款高性能電穿孔系統，可用于將 DNA、RNA 或其他分子導入細胞內。其獨特的模塊化設計、可調節的波形參數以及多種安全防護功能，使其廣泛應用于哺乳動物細胞、細菌、酵母、真菌及植物原生質體的基因導入實驗。
電穿孔技術依賴于在極短時間內對細胞施加強電場，使細胞膜暫時形成微孔，從而實現外源物質進入細胞。因此，操作中的細節直接影響轉染效率和細胞存活率。GenePulser Xcell 具有精確的電壓控制、電容擴展模塊和電阻調節功能，但如果操作不當，會導致電弧、樣品燒毀、細胞死亡率高等問題。
以下從實驗準備、樣品處理、電極使用、電擊操作、安全防護、參數優化、設備維護、數據記錄等多個方面，系統介紹該設備在使用中的注意事項。
在每次使用前，需確保主機、ShockPod 電擊腔及外接模塊連接牢固，電源線及高壓接口無松動或破損。儀器外殼接地必須良好，以防電擊事故。
在長期使用后，建議定期進行電性能檢測與內部清潔，確保輸出電壓與設定值一致。若發現脈沖輸出異常或顯示屏參數漂移，應停止實驗并聯系專業維護人員。
實驗室應保持干燥、清潔，環境濕度低于 70%，溫度在 20–25 °C。儀器應放置在堅固平穩的操作臺上，遠離水源和強電磁干擾。
由于電穿孔過程中可能產生高電流瞬變，建議使用獨立電源插座，并避免與其他大型電器共用電源。
細胞狀態是決定實驗成敗的關鍵因素。應選用對數生長期的健康細胞，避免凋亡或死亡細胞混入。
在進行哺乳動物細胞轉染時，細胞密度宜控制在 5×10? 至 1×10? 個/mL；細菌或酵母應使用新鮮制備的電感受態細胞。
緩沖液離子強度和電導率會影響樣品電阻，從而影響放電特性。應使用低導電緩沖體系，如專用 electroporation buffer，而不是含鹽培養基或 PBS。緩沖液溫度宜保持在 4 °C，以減少電擊后的熱損傷。
GenePulser Xcell 兼容 0.1、0.2、0.4 cm 三種間隙比色皿。間隙越小，電場強度越大。
通常細菌和酵母使用 0.1 cm 間隙；哺乳動物細胞常用 0.4 cm 間隙。
樣品體積應略低于比色皿標稱體積，一般控制在 80–90% 容量，以避免形成氣泡。氣泡極易導致電弧放電，從而損壞樣本和電極。
在加入樣品時應緩慢吸入比色皿底部，使液體平穩鋪滿電極之間空間。若發現氣泡，應輕輕敲擊比色皿壁使氣泡上浮消失，或重新移液。
切忌在比色皿上方劇烈攪動液體，因為這會引入空氣并形成電弧隱患。
比色皿使用前需確認電極干凈、無氧化層、無鹽析殘留。若發現污跡，可用去離子水清洗并自然晾干。
重復使用的比色皿應避免酒精浸泡過久，以免塑料材質變形；金屬電極可定期用無水乙醇擦拭除鹽。
長期使用后若出現電極發黑或電弧痕跡，應更換新比色皿。
不同間隙比色皿對應不同安全電壓范圍。
0.1 cm：建議最高不超過 2,000 V；
0.2 cm：建議最高 1,200 V；
0.4 cm：建議最高 400 V。
超過推薦值可能產生擊穿電弧或樣品燒毀。
在設置電壓前應計算電場強度 E = V/d，并根據細胞耐受能力做調整。
確認儀器模式選擇正確：方波（Square Wave）或指數衰減波（Exponential Decay）。
若使用 CE 模塊或 PC 模塊，須先在主界面選擇模塊識別并初始化，否則參數設置無效。
檢查樣品電阻值是否在儀器推薦范圍內，一般不低于 20 Ω。樣品電阻過低會導致過流放電和電弧。
方波模式下需設定脈沖電壓、持續時間、脈沖數及間隔。建議從低電壓、短時間單脈沖起步，逐步優化。
指數衰減模式下設定電容與電壓。電容越大、放電時間越長，能量越高，細胞損傷也越大。
對不同細胞，應建立專屬參數檔案。使用同種參數對不同細胞類型可能導致結果差異顯著。
操作時應關閉 ShockPod 蓋子，確保鎖定。按下 Pulse 鍵后，儀器發出提示音并執行電擊。
在電擊過程中嚴禁觸摸設備或比色皿，以防高壓傷害。電擊結束后等待顯示屏恢復正常，再取出比色皿。
每次放電后，儀器會顯示實際電壓、電流和時間常數，應記錄這些數據以便分析。
電擊完成后應立即將樣品轉移至低離子濃度的緩沖液或培養基中，使細胞膜恢復。哺乳動物細胞應在37 °C 培養箱恢復；細菌則可放入復蘇培養基中在室溫或30 °C 條件下靜置10–15 分鐘再進行后續操作。
恢復時間過短會導致細胞死亡，過長則可能影響質粒導入的穩定性。
電弧不僅會燒毀樣品，還可能損壞儀器電極。
為避免電弧，應確保比色皿無裂紋、無氣泡，樣品導電性適中，緩沖液無過量鹽離子。
在高電壓實驗中，建議保持樣品冷卻，必要時在 4 °C 冰盒上操作。
儀器輸出可達 3,000 V，應嚴格遵守操作規程。禁止打開 ShockPod 蓋子時通電，禁止徒手接觸高壓端。
儀器周圍不得放置導電液體或金屬工具。若發生異常響聲或煙味，應立即斷電。
操作人員應穿戴防護眼鏡、實驗服和絕緣手套。高壓區域應貼有警示標志。
電擊結束后方可開啟蓋子取樣，取樣后立即擦拭比色皿底部，避免殘液造成觸電或短路。
對未知細胞類型，建議通過“階梯法”進行參數優化：固定電容和間隙，逐步提升電壓，每次變化 50–100 V；
記錄轉染效率與存活率變化，繪制曲線確定最佳點。
對于方波模式，可先固定電壓，逐步延長脈沖時間；或保持時間恒定，逐步增加脈沖數。
優化時每次僅改變一個參數，以便準確判斷影響因素。
同一實驗中應使用相同批次緩沖液與細胞，以減少導電性差異。
比色皿、電極間隙、體積等操作條件需保持一致。
在批量實驗中，儀器預熱 10 分鐘后再開始，可減少電子元件漂移造成的誤差。
電穿孔后細胞可用熒光染料或報告基因檢測轉染效率；同時進行細胞活力檢測。
若轉染率高但存活率低，應降低電壓或電容；若存活率高但效率低，應適度提高電壓或延長脈沖時間。
記錄結果并建立數據庫，有助于長期優化。
| 問題現象 | 可能原因 | 處理方法 |
|---|---|---|
| 電弧閃光或噼啪聲 | 比色皿有氣泡、電極臟、樣品導電性過高 | 重新制備樣品、清潔電極、更換緩沖液 |
| 電擊無反應 | 電極未接觸液面或儀器未識別模塊 | 檢查比色皿裝液體積及模塊連接 |
| 轉染效率低 | 電場不足、樣品濃度不當、質粒質量差 | 增加電壓或優化細胞狀態 |
| 細胞全部死亡 | 電壓過高或時間過長 | 降低電壓、縮短脈沖時間 |
| 重復性差 | 樣品電阻波動、溫度不穩定 | 統一緩沖體系、保持低溫操作 |
| 顯示錯誤代碼 | 模塊故障或內部保護啟動 | 關閉電源重啟，若持續異常需維修 |
每次實驗結束后，應關閉電源并拔掉電源線。使用柔軟濕布擦拭儀器外殼，避免使用含溶劑的清潔劑。
比色皿與 ShockPod 腔體可用去離子水清洗并晾干，防止鹽結晶堆積。
每半年檢查一次電源線、模塊接口和高壓線纜。若發現絕緣層破損或接頭松動，應立即更換。
內部風扇與散熱孔需保持暢通，防止過熱導致電壓不穩。
若儀器長時間未使用，存放前應徹底干燥，并放置在無塵、防潮環境中。
GenePulser Xcell 可存儲多達 100 次脈沖記錄。建議實驗結束后導出或記錄重要數據，包括設定值、實際輸出、電阻、電流及結果。
定期清理舊數據，保持內存充足，以防存儲異常。
在使用預設程序時，確認參數無誤再執行，避免因誤選細胞類型造成電擊過強。
電穿孔完成后的樣品應立即進入復蘇步驟。哺乳動物細胞需轉移至含血清的溫培養基中，靜置數分鐘再進行培養；細菌樣品則可加復蘇液培養 30–60 分鐘。
實驗結果應包括轉染效率、細胞活率、參數設置及備注。對成功的條件應編號保存，以便下次直接調用。
如條件不理想，可基于該數據進行下一輪微調，逐步形成穩定的優化體系。
避免高濕環境：潮濕會降低絕緣性能，增加電弧風險。
嚴格遵守電壓限制：切勿超過比色皿或模塊標稱上限。
保持電極清潔：定期擦拭，防止導電污垢堆積。
防止過度連續放電：每次電擊后應間隔至少 30 秒，避免電子元件過熱。
記錄維護日志：每次異常情況或維修應詳細記錄，方便后續追蹤。
停用時斷電存放：長期不用時拔掉電源并覆蓋防塵罩。
GenePulser Xcell 電穿孔儀是一款性能強大、精度高的分子導入工具。要充分發揮其潛力，必須注重每一個細節：
從細胞狀態、緩沖體系、電極清潔、氣泡控制、電壓與時間設定到安全防護、數據記錄、設備維護，任何一個環節疏忽都可能導致實驗失敗。
通過規范操作、精確記錄與持續優化，操作者可在保證細胞活力的同時顯著提高轉染效率。
長期實踐證明，良好的操作習慣不僅能提高實驗成功率，還能有效延長儀器壽命，降低維護成本。
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