伯樂 MicroPulser 電穿孔儀（電轉(zhuǎn)儀）詳解

一、設(shè)備概述

MicroPulser 是由 Bio-Rad 伯樂公司推出的一款專為生命科學(xué)研究而設(shè)計(jì)的電穿孔儀（電轉(zhuǎn)儀），主要功能是通過對細(xì)胞施加短時(shí)間、高強(qiáng)度的電脈沖，使細(xì)胞膜暫時(shí)出現(xiàn)可逆性孔隙，從而使外源 DNA、RNA、siRNA、蛋白質(zhì)等分子得以導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)部。

與傳統(tǒng)的化學(xué)轉(zhuǎn)染、病毒轉(zhuǎn)染方法相比，電穿孔技術(shù)作為一種物理轉(zhuǎn)染方式，具有高效、快速、適用性廣、安全性強(qiáng)的特點(diǎn)。MicroPulser 憑借其小巧體積、高度集成的功能模塊和智能化操作體驗(yàn)，已成為分子生物學(xué)、微生物工程和基因表達(dá)研究中廣泛應(yīng)用的電轉(zhuǎn)設(shè)備。

二、核心原理

MicroPulser 的工作基礎(chǔ)是“電致孔”效應(yīng)。細(xì)胞膜由磷脂雙層構(gòu)成，本質(zhì)上是電介質(zhì)結(jié)構(gòu)。當(dāng)短時(shí)強(qiáng)電場施加于細(xì)胞時(shí)，膜兩側(cè)的電位差迅速上升，在局部區(qū)域形成臨時(shí)的納米孔洞。此時(shí)外源分子即可通過這些孔洞進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，甚至細(xì)胞核。電場撤除后，細(xì)胞膜會自行修復(fù)，恢復(fù)原有的屏障功能。

電穿孔屬于非整合性轉(zhuǎn)染方式，因無病毒載體參與，也不會引起基因組突變或遺傳毒性，因此特別適用于轉(zhuǎn)瞬時(shí)表達(dá)實(shí)驗(yàn)、高通量篩選和安全性要求高的研究任務(wù)。

三、技術(shù)規(guī)格與性能

四、主要功能特征

1. 一體化設(shè)計(jì)

設(shè)備采用小型化外殼結(jié)構(gòu)，占用空間小，適合置于通風(fēng)柜、生物安全柜內(nèi)操作。無外接電容或控制模塊，便于即插即用。

2. 預(yù)設(shè)程序與智能識別

儀器內(nèi)置多種針對不同細(xì)胞類型的穿孔程序，包括：

• 微生物類（大腸桿菌、沙門氏菌等）

• 酵母與真菌類（釀酒酵母、念珠菌等）

• 哺乳動物細(xì)胞（CHO、HEK293、Jurkat等）

• 植物原生質(zhì)體

用戶只需選擇相應(yīng)類型，設(shè)備即自動設(shè)定電壓與時(shí)間參數(shù)，簡化流程。

3. 高度精確的電脈沖控制

MicroPulser 采用高精度電容放電系統(tǒng)，保障輸出波形穩(wěn)定、誤差極小，有效避免因脈沖波動導(dǎo)致轉(zhuǎn)染效率下降或細(xì)胞損傷。

4. 安全機(jī)制

設(shè)備配有電弧檢測機(jī)制。當(dāng)穿孔液導(dǎo)電性過強(qiáng)或電極接觸異常時(shí)，自動阻斷放電，提示用戶調(diào)整樣品條件，避免燒杯炸裂或樣品丟失。

五、適用范圍與目標(biāo)細(xì)胞類型

MicroPulser 是一款通用型電穿孔儀，可用于下列各類實(shí)驗(yàn)：

1. 原核細(xì)胞轉(zhuǎn)化

如大腸桿菌轉(zhuǎn)化質(zhì)粒DNA，適用于重組蛋白表達(dá)、突變體篩選等實(shí)驗(yàn)。

2. 酵母與真菌轉(zhuǎn)染

在細(xì)胞壁去除或改性處理后，可導(dǎo)入線性DNA，用于基因敲除、敲入及重組工程。

3. 哺乳動物細(xì)胞轉(zhuǎn)染

對懸浮細(xì)胞與部分貼壁細(xì)胞進(jìn)行RNA、質(zhì)粒、CRISPR/Cas9系統(tǒng)的導(dǎo)入，適合免疫細(xì)胞、造血細(xì)胞實(shí)驗(yàn)。

4. 植物原生質(zhì)體處理

通過高電壓、短時(shí)間脈沖實(shí)現(xiàn)基因?qū)?，用于植物代謝工程或基因編輯試驗(yàn)。

六、標(biāo)準(zhǔn)操作流程

第一步：樣品準(zhǔn)備

• 取指數(shù)生長期細(xì)胞，去除培養(yǎng)基中鹽分；

• 使用無離子甘油緩沖液重懸；

• 外源質(zhì)粒/siRNA須在純水中稀釋；

• 預(yù)冷穿孔杯及細(xì)胞混合物至4°C。

第二步：設(shè)置儀器

• 開啟電源，選擇細(xì)胞類型；

• 檢查電極支架是否安裝穩(wěn)固；

• 若使用手動模式，可自定義電壓。

第三步：穿孔操作

• 向穿孔杯中加入50–100 μL細(xì)胞與外源分子混合液；

• 插入穿孔杯至電極座，確認(rèn)無氣泡；

• 按下“Pulse”鍵進(jìn)行脈沖放電；

• 顯示屏自動顯示完成狀態(tài)與實(shí)際參數(shù)。

第四步：恢復(fù)培養(yǎng)

• 快速將電穿孔樣品轉(zhuǎn)移至預(yù)溫恢復(fù)液中；

• 培養(yǎng)30–60分鐘后用于后續(xù)接種、篩選或表達(dá)分析。

七、實(shí)驗(yàn)參數(shù)參考表

八、使用注意事項(xiàng)

1. 穿孔液電導(dǎo)率應(yīng)控制在低水平（不超過10 mS/cm）；

2. 所有穿孔杯需一次性使用，避免殘留電擊痕跡干擾下一次實(shí)驗(yàn)；

3. 氣泡是引發(fā)電弧的主要風(fēng)險(xiǎn)，需排除；

4. 實(shí)驗(yàn)應(yīng)在室溫或低溫環(huán)境中操作；

5. 放電間隔應(yīng)不少于30秒，以防電容未完全釋放；

6. 若發(fā)現(xiàn)電極發(fā)黑或氧化，需及時(shí)更換或清洗；

7. 禁止在潮濕環(huán)境使用設(shè)備。

九、常見問題與排查建議

十、維護(hù)保養(yǎng)

• 每次使用后，擦拭儀器外殼與電極接口；

• 存放于干燥通風(fēng)處，避免日曬；

• 每半年檢查一次系統(tǒng)穩(wěn)定性；

• 每季度更換穿孔杯庫存，避免老化影響實(shí)驗(yàn)；

• 若長時(shí)間不使用，斷電封存設(shè)備并標(biāo)記狀態(tài)。

十一、總結(jié)與應(yīng)用價(jià)值

Bio-Rad MicroPulser 是一款專注于電穿孔技術(shù)的緊湊型電轉(zhuǎn)儀，適用于科研人員開展從細(xì)菌質(zhì)粒轉(zhuǎn)化、哺乳動物細(xì)胞瞬時(shí)轉(zhuǎn)染，到植物細(xì)胞原生質(zhì)體處理等多種實(shí)驗(yàn)。其特點(diǎn)在于：

• 操作簡單，適合初學(xué)者和日常重復(fù)實(shí)驗(yàn)；

• 參數(shù)精度高，適用于高要求科研實(shí)驗(yàn)；

• 性價(jià)比高，廣泛部署于高校及中型實(shí)驗(yàn)室；

• 使用安全，設(shè)備穩(wěn)定，維護(hù)簡便。

憑借上述優(yōu)點(diǎn)，MicroPulser 成為電穿孔實(shí)驗(yàn)中被廣泛認(rèn)可的設(shè)備選擇之一，在分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、微生物學(xué)、細(xì)胞工程等多個(gè)研究方向中發(fā)揮著重要作用。