(优选)电穿孔简介详解.

电容器r
3ohm 电阻 电击杯
充电回路
放电回路
The charge is delivered to the cuvette
PulseTrac 电路是如何确保每次实验 电压的精确度及实验的重复性
在每次放电前， PulseTrac电路都会预测整个放电回路 的电阻值，并计算得到应该加在电容器上的电压， 确保放电后样品上获得的电压和理论电压值的一致
电穿孔简介
电穿孔的工作原理是什么?
• 电穿孔的基本原理是将细胞置于一个瞬时的高电 场的环境中，此高电场的环境使得细胞膜的表面 出现很多小孔，这种条件下细胞膜对于环境中分 子的透性大大增加，这样就可以将外源分子进入 细胞。
• 利用上述的原理，那么采用电穿孔的方法就可将 DNA等其他类的生物分子导入细胞内部进行研究 ，如蛋白分子、糖类分子等等。
• 如果样品量很少的话，那么产生的热量会使 得样品蒸发
• 如果由于样品的低电阻而产生电弧，那么 GPX会给出提示，并不能提供脉冲
特点: 模块化设计
系统部件
PC模块 CE模块
主机 ShockPod电击槽
特点: 友好的操作界面
• 图表化的操作界面可以设置所有的实验参数，包括附属模块的参数
特点: 可选择的程序设置
• 脉冲的间隔时间就是指2个脉冲 间的时间
• 脉冲下降是指终止电压和起始 电压值之间的差值
GPX和方波
高电压回路: 一次充电，一次脉冲。在下一次脉冲前，电容器 需要重新充电 最多只能进行2次脉冲，脉冲时间为0.05 – 5msec ，脉冲间隔为5-30sec
低电压回路: 该电路是可调的，因此可一次充电，进行多次的 脉冲 最多可进行10次脉冲，脉冲时间为0.05-100msec ，脉冲间隔为 0.1 – 10 sec
主菜单
HOME
1. Exponential protocol 2. Time constant protocol 3. Square wave protocol 4. Pre-set protocols > 5. User protocols
HOME
< 6. Last pulse 7. Optimize 8. Data management 9. Measurements
• 电容器的电压值达到峰值释放脉冲后 迅速的衰减
• 电场强度 E (V/cm) 是用来描述电击杯 外界电场环境的一个参数（E=V/d）
• 脉冲时间是一般用时间常数来进行衡 量 (~37% of V0， V0/e)
• 脉冲的时间是由电阻和电容的大小所 决定的
GPX和指数波
• GPX产生指数波的电路结构
特点: PulseTrac电路和电弧保护
• PulseTrac电路确保样品上所加电压的精确度 • 将CE模块中的低压电容器的精度从20%提高到10% • 电容器的校正方便，确保每次脉冲的精确，并且能修正随着
使用而产生的电容器指标的偏差 • 在每次脉冲前就能预测样品的电阻 • 当脉冲或电路中断时，可进行安全的放电，确保安全 • 电弧保护设计，确保设备和样品的安全
主要的优点、特点
• 提供指数波和方波2种电穿孔条件，可对任何的真核细胞 、原核细胞的电转染实验条件进行优化
• 采用Bio-Rad专利的 PulseTrac电路和电弧保护设计，可 确保实验的重复性并保护样品
• 模块化的设计可方便用户根据不同的实验要求进行选择 • 友好的数字化界面，可直观的编程控制所有的参数，包
Charger
电容器
Cuvette
并联电阻
充电回路
放电回路
PC模块
当样品的电阻远远大于PC模块的电阻时，则PC模块的电阻约等于放电回路的电阻
方波
• 电容器的指数放电过程中被截 止后就会形成方波，其时间常 数远大于脉冲时间
• 脉冲时间就是细胞被放电的时 间
• 脉冲是可以被反复释放的，在 低压回路最多可以重复10次， 在高压回路最多可以重复2次
采用电穿孔的优点
• 本质上属于物理的方法，不采用任何化学试剂， 因此不会对细胞产生损伤
• 操作方便 • 低毒性 • 高的转染效率 • 使用于种类广泛的细胞
电穿孔的主要应用
• 导入标记基因，起到标记、指示的作用
• 导入具体的功能基因进行研究
• 导入药物、蛋白、抗体等其他分子对细胞的结构 和功能进行研究
括附属模块的参数 • 提供多种操作模式，包括手动设置、预设模式、用户编
程等多种方式
主要的优点、特点：2种波型
电穿孔的过程中可以有2种波型来控制外界电压的变化
The Gene Pulser Xcell可以提供2种波型，即指数波和方 波
Exponential Decay
• 电容器充电到预定的电压(v0)放电后， 即向样品释放脉冲百度文库细胞表面的电压 随时间按指数方式下降的
基本电路
Charger
电容器
3ohm 电阻 电击杯
充电回路
放电回路
GPX和指数波
• GPX产生指数波的电路结构
充电
Charger
电容器
3ohm 电阻r 电击杯
充电回路
放电回路
根据具体电压及电容的选择，可以采用主单元或者CE模块对电容进行充电
GPX和指数波
• GPX产生指数波的电路结构
放电
Charger
在放电回路中3欧姆的电阻可以起到减小回路中电流的 作用，适当的保护样品
注意： PulseTrac 回路技术是Bio-Rad公司的专利技术 ，其他任何厂家都不能提供
PC模块的结构与原理?
• 电流会经过电阻最小的通路
• PC模块中的电阻决定了脉冲过程中的时间常数，电阻越小，放电 时间越短
3ohm 电阻r
具体的工作原理?
• 将细胞和外源DNA混合后一起放在电 击杯内
• 电击杯被加上电压后，细胞膜进行重 排，细胞表面出现很多小孔
• 外源DNA分子通过上述形成的小孔进 行细胞内部
• 当外界的电场撤消后，细胞膜表面的 小孔重新关闭，这时阻止外界的分子 再进入细胞
Gene Pulser Xcell
电穿孔系统
什么是电弧保护?
Ions collect above sample
• 在电击杯中出现电阻特别小的区域时，就会 形成短路，产生电弧。样品缓冲液中的离子 成分就会造成电弧现象
• 只要上述电阻突然变小的情况被检测到，那 么电流就不会经过样品
• 电弧保护就是在存在短路的情况下，使电流 不经过样品，确保样品不受强电流的损伤