电穿孔简介

GPX和指数波
• GPX产生指数波的电路结构
基本电路
3ohm 电阻 Charger
电容器
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
3ohm 电阻r Charger
电容器
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
Ions collect above sample
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
主菜单
HOME 1. 2. 3. 4. 5. Exponential protocol Time constant protocol Square wave protocol Pre-set protocols User protocols
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，细胞表面的电压随 时间按指数方式下降的 • 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
10. 用户可对GPX设置的参数
• 用户可设置时钟，这样可 对实验的程序按日期排序 ，方便日后的调用
• 调节LCD屏幕的亮度
• 可调节在仪器进入睡眠状 态的时间
特点: ShockPod电击槽
• 独特的设计 • 单手即可操作，使用方便 • 提高了处理样品的通量
• 安全的联锁设计，确保电击槽在开 盖的情况下发出脉冲
数据管理
• 可以调出之前的100个实验程序 • 显示每个程序的设置条件和结果
9. 仪器的测量功能
• 该功能使用户可以在日常的工作中经常对GPX CE模块电路 中的电容器进行校正，确保实验的精确，具体的步骤如下： – 断开ShockPod电击槽 – 连接CE模块 – 按下操作面板上的小数点按键 • 在电击前预测样品的电阻 – 在实验前，在电击杯里加入样品后放入ShockPod电击槽 内，在 Resistance Measurement的菜单下按下“回车键 ”
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，包括
Fungal Cells
S. cerivisiae P. pastoris C. albicans S. pombe D. discoideum
CV1
K562 HL60 Jurkat HuT78
5. 用户自储存的程序
• 最多可储存144个程序
• 12个人，每人12个程序
• 可按照名字储存 • 可修改或删除
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
，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 Charger 并联电阻
电容器
Cuvette
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
• 电击杯槽的设计确保电击杯正确的 放置位置 • 非常容易清洁
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
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
• GPX产生指数波的电路结构
放电
3ohm 电阻 Charger
电容器r
电击杯
充电回路
放电回路
The charge is delivered to the cuvette
PulseTrac 电路lseTrac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 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
• 电弧保护设计，确保设备和样品的安全
什么是电弧保护?
• 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 • 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
6. 最后一次电穿孔的条件
• 即使关机后，GPX还是可以调出仪器最后一次电穿孔的条件， 并利用该程序进行实验。方便实验室最常用程序的使用
7. 实验条件的优化
• 可用于方便的优化实验条件，可连续的对脉冲条件中的电压 某一个参数进行优化 • 该功能可在指数波、方波、特定时间常数的指数波模式下使 用
8. 实验数据管理
• 对于常规的细胞，经过优化的电穿孔条件
Mammalian Cells Bacterial Cells
CHO Cos7 3T3 293 HeLa BHK21 A549 E. coli A. tumefaciens P. aeruginosa S. aureus B. cereus S. pyogenes L. plantrum
>
HOME
<
6. 7. 8. 9. 10.
Last pulse Optimize Data management Measurements User preferences
1. 指数波
程序显示
结果显示
2. 时间常数确定的指数波形式
程序显示
结果
3. 方波
程序显示
结果显示
4. GPX内部预设程序
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 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
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GPX和方波
电穿孔简介 Gene Pulser Xcell
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。