本注意事項面向在分子生物學、細胞工程、微生物學與生物醫藥研發中使用 GenePulser Xcell 的科研人員與技術工程師。內容覆蓋人員資質、環境與供電、耗材與緩沖液、裝樣操作、脈沖參數設定、安全防護、異常處置、記錄合規、維護保養以及典型細胞場景的專屬要點,旨在在確保安全的前提下穩定提升實驗成功率與重復性。
僅限接受過電穿孔原理、設備結構、安全互鎖與應急處置培訓的人員獨立上機。
新人上機需在有經驗導師的監督下完成至少3次完整流程,并通過書面與口頭考核。
了解“電場強度—時間—細胞存活率”的平衡關系,會用“階梯法”優化參數。
熟悉實驗室EHS規定:電氣安全、化學品管理、銳器與高壓操作規范。
設備置于干燥、穩固、防振的實驗臺,四周留足散熱與操作空間,避免陽光直射與高濕。
供電獨立回路,可靠接地,建議配隔離穩壓/UPS,避免與離心機、培養箱等大功率設備共用插座。
相對濕度≤70%,環境潔凈,無強電磁干擾;附近嚴禁堆放導電液體或金屬器具。
桌面保持整潔,電纜走線固定,避免人員絆倒與拉扯接口。
開箱/年度驗收:核對序列號、附件與模塊一致,通電自檢無報錯,ShockPod 上蓋安全開關靈敏。
例行點檢(每周/每臺):外觀、接口、風扇、顯示、按鍵、比色皿槽、觸點清潔度。
輸出核查(每月):用標準負載或參考樣測試電壓偏差、時間讀數一致性;出現漂移須登記并復測。
校準周期:按照實驗室質量體系(如GxP/ISO)執行,保存校準報告與證書。
比色皿間隙與樣品類型匹配:0.1 cm(細菌/小體積/高場強)、0.2 cm(酵母/真菌)、0.4 cm(哺乳動物/敏感細胞)。
嚴格區分一次性與可重復比色皿:一次性用后棄;可重復型號按規范清洗、烘干與編號。
使用原配或等規格高純電極與ShockPod配件;電極表面必須平整、無氧化斑。
槍頭、離心管、濾膜等與電穿孔緩沖體系相容,避免釋放微量離子或增塑劑。
低導電、低鹽策略:避免PBS、含高鹽培養基;優先使用專用電穿孔緩沖液或等滲低離子體系。
pH與滲透壓穩定:pH漂移會影響膜電位;等滲保護劑(如山梨醇/甘露醇)可顯著提高敏感細胞存活率。
核酸質量:高純、無鹽、無蛋白、無溶劑殘留;超螺旋質粒較線性DNA更容易進入細胞。
預冷策略:比色皿、緩沖液與細胞懸液4 ℃預冷以減輕熱效應與電弧風險。
細胞狀態:對數生長期、活力高、無污染;哺乳動物細胞避免過度融合或營養匱乏狀態。
緩慢沿比色皿壁加樣,使液面平齊電極下緣,不得超過標稱體積的90%。
觀察并消除氣泡:輕敲比色皿側壁或緩慢回抽再注入;切勿用力吹打造成二次起泡。
保持電極/觸點干燥潔凈:外壁若有液滴立即拭凈,防止外部漏電或虛接。
比色皿須穩固插入ShockPod底座,確認定位槽貼合、上蓋一次閉合到位。
原則:先保活,再提效;先低后高、單因子遞進微調。
電壓(V):隨間隙(d)線性折算電場E=V/d。初次建議從廠家/文獻中位值—10%起步。
脈沖時間/時間常數:方波以5–20 ms為常見起點(哺乳動物);指數衰減觀察τ(3–5 ms常見),τ過短穿孔不足,過長熱損傷增大。
電容/并聯電阻:電容決定能量與波尾;并聯電阻抑制過流與電弧,低電阻≠高成功率。
脈沖數與間隔:1→2→3階梯增加;間隔≥0.5–1 s,確保膜局部修復與散熱。
樣品電阻監測:放電前/后比對;異常偏低提示鹽/滲漏/沾濕,必須停機排查。
不同間隙切換時,同步按比例更改電壓,切勿直接套用舊參數。
放電前最后一次“目視確認”:蓋子閉合、安全鎖指示正常、界面參數核對無誤。
放電中嚴禁觸碰ShockPod與導線,禁止開啟上蓋或移動比色皿。
如聞異味、見火花、界面報警或聽到“噼啪”異常聲,立即急停、斷電并記錄。
工作臺上不得有大量酒精或易燃溶劑;使用有機溶劑時注意通風與靜電控制。
操作者佩戴防護眼鏡與實驗手套;濕手不得觸碰設備。
預防:低鹽、除氣泡、潔凈電極、干燥外壁、穩固接觸、合理電壓與時間。
處置:
發生電弧后終止本次序列;取出比色皿檢查有無焦痕與裂紋。
清潔ShockPod觸點;復查緩沖體系與加樣體積,必要時更換新比色皿與緩沖液。
降低電壓或縮短脈沖時間,再次試驗前做空載或標準樣自檢。
軟報錯:記錄錯誤代碼→返回主界面→斷電1–2分鐘→復位上電→空載自檢→再上樣。
硬故障(異味/異常熱/黑屏):立即斷電并張貼“停用”標識,通知工程支持;禁止帶病運行。
連續三次異常:暫停當日實驗,執行“5點排查”——供電、觸點潔凈、比色皿、緩沖體系、參數邊界。
迅速轉入等滲復蘇體系:哺乳動物細胞加入含血清預溫培養基靜置5–10 min;細菌加入SOC/SOB 30–60 min復蘇;酵母注意滲透壓維持。
電擊后短時間內避免劇烈離心與頻繁換液,降低膜二次損傷風險。
設置“陰性/空載/載體對照”,區分設備與生物學因素。
記錄原則:ALCOA+(可歸屬、清晰、同步、原始、準確、持久、完整、一致、可用)。
每次實驗至少記錄:日期/人員/細胞批次/比色皿間隙/緩沖配方與批號/加樣體積/預冷情況/設定與實測參數(電壓、電流、τ或脈沖時間)/異常與處置/結果指標。
建立“最佳參數庫”,對不同細胞系與用途形成版本化SOP,限制隨意改動。
結束當日:外殼與ShockPod表面擦拭;觸點用去離子水+無絨巾清潔并自然干燥。
每20–30次深度清潔:輕度酒精擦拭去污、徹底漂洗去離子水、完全干燥再收納。
每月:檢查風道與散熱;核對接口、線纜與上蓋鎖扣磨損。
半年:輸出一致性復核;必要時做專業校準與內部除塵。
停機存放:干燥劑、防塵罩、遠離腐蝕性氣體;定期上電自檢防止電容長期閑置劣化。
1)哺乳動物細胞
方波優先;10–20 ms、1–2脈沖起步;細胞密度與活力決定上限。
貼壁細胞轉懸必須溫和;電擊后盡快回溫復蘇。
質粒體積盡量小、純度高;含血清的殘留要徹底去除再電擊。
2)細菌
0.1 cm間隙,高場強指數衰減;細胞反復低鹽洗滌,徹底去離子。
質粒鹽分殘留會直接誘發電弧,必要時再純化。
電擊后復蘇充分,再涂板;過早選擇性壓力會壓低效率。
3)酵母/真菌
維持滲透壓(山梨醇/甘露醇);可配合細胞壁酶預處理。
脈沖能量寧穩不猛,多脈沖間隔要足夠。
4)植物原生質體
高滲緩沖與抗氧化劑保護;裝樣輕柔,避免剪切損傷。
適度延長方波時間,但必須控制熱效應。
5)CRISPR體系
RNP較質粒更敏感:低溫短時策略;核酸/蛋白摩爾比優化先于提高場強。
嚴控無菌與內毒素水平,減少應激反應。
保活階:固定低電容/短時單脈沖,逐步加電壓,監控活率≥80%。
提效階:在活率穩定前提下,微調脈沖時間或加第2脈沖,觀察陽性率提升斜率。
穩態階:小范圍往返微調,鎖定“效率—活率—成本”的綜合最優點,并固化為SOP與模板程序。
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