电穿孔简介演示文稿
Bio-radMicroPulser电穿孔仪中文说明书
MicroPulser 电穿孔仪操作手册2018 年12 月27 日1、介绍（1 ）基本原理MicroPulser 电穿孔仪用于细菌、酵母和其他众多微生物的电击转化，转化时，高压电脉冲作用于悬浮在小体积高阻介质中的样品。
本系统由一个脉冲发生器（pulse generator ）模块、一个电击腔（shocking chamber ）和一个装有电极的电击杯（cuvette ）组成。
样本放置于电击杯的电极之间。
MicroPulser 模块包含一个电容器，将电容器充电至高电压，然后模块将电容器中的电流放电到试管中的样品中。
MicroPulser 的电容放电电路产生具有指数衰减波形的电脉冲，如下图。
当电容器放电至样品时，跨越电极的电压迅速上升至最大电压（or 峰值电压，peak voltage ；也称为初始电压，Vo ），并随时间（t ）减小，如下式：其中τ=R · C，为时间常数，是脉冲长度的简便表达式。
R 为电路电阻，单位为ohms （欧姆）。
C 为电容，单位为microfarad （微法拉）。
根据方程1 ，τ是电压下降至峰值电压1/e （~37% ）的时间。
MicroPulser 的内部电路被设计以使E.coli 、酿酒酵母及其他许多微生物可以得到最佳电穿孔，最佳转化效率发生在大约5ms 的时间常数内。
这些电穿孔条件是通过使用10 微法拉电容器和将600 欧姆电阻与样品池并联以及将30 欧姆电阻与样品池串联来实现的。
除时间常数外，电场强度是另一个决定转化效率的重要参数。
电场强度E，是施加于电极间的电压，公式为：其中，V 为施加的电压，d 为电极间的距离，单位为cm 。
电场强度和细胞的尺寸（size ）决定了横贯每个细胞的电压降，正是电压降可能是电穿孔中电压效应的重要表现。
30 欧姆串联电阻的目的是在发生电弧的情况下保护设备电路。
在正常操作条件下，当样本在高电阻介质中，电阻不会影响施加在样本上的电压。
生产流程培训课件热穿孔
电火花热穿孔设备
通过电极间的高电压产生 电火花，对材料进行局部 熔化和汽化，形成穿孔。
机械热穿孔设备
通过高温和压力使材料局 部熔化和汽化，形成穿孔。
热穿孔工具的选择与使用
选择合适的热穿孔工具
根据加工材料的性质、厚度、穿孔直径和深度等因素选择合适的 热穿孔工具。
工具的正确使用
了解工具的使用方法和注意事项，避免因使用不当导致工具损坏或 影响加工质量。
多功能性
热穿孔技术将向多功能性发展，实 现一次加工完成多个工序，提高生 产效率和加工质量。
热穿孔技术在未来工业生产中的价值与作用
热穿孔技术是实现工业制造智能化的重要手段之一，为工业生产带来了巨大的经济 效益和社会效益。
热穿孔技术能够提高加工精度和效率，降低生产成本，增强企业的市场竞争力。
热穿孔技术的不断创新和发展，将推动工业制造技术的进步和发展，为未来的工业 生产提供更加先进的技术支持。
05 热穿孔常见问题与解决方 案
热穿孔过程中出现的问题
穿孔不均匀
由于温度、压力或材料性质不均，导致穿孔 出现大小不一、形状不规则的现象。
材料烧蚀
高温穿孔过程中，材料局部温度过高，导致 材料烧蚀、变色或性能下降。
穿孔偏移
由于设备精度或操作不当，穿孔位置与预设 位置存在偏差。
表面粗糙度问题
穿孔后的表面粗糙度不符合要求，影响后续 加工和产品外观。
热穿孔安全问题的预防措施
穿戴防护装备
操作人员必须穿戴防护眼镜、手套等个 人防护装备，防止烫伤和飞溅物伤害。
定期检查设备
定期对热穿孔设备进行安全检查和维 护，确保设备运行正常，预防因设备
故障导致的安全事故。
保持安全距离
在穿孔过程中，操作人员应保持与设 备的足够安全距离，避免烫伤和意外 伤害。
(优选)电穿孔简介详解.
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
• 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
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，细胞表面的电压 随时间按指数方式下降的
电穿孔过程简介
The Electroporation Experts
Remove the cuvette from package
将样品杯从包装内 取出
The Electroporation Experts
Pipette sample from 50 ml tube
吸取样品50ml
Load sample into cuvette
将样品注入样品杯
The Electroporation Experts
The Electroporation Experts
Make sure the sample is settled between the 2 aluminum plates. Rid of bubbles in the cuvette.
The Electroporation Experts
Plate the sample into plates for further assay.
Байду номын сангаас
将样品移至平板，用于下一步的研究
The Electroporation Experts
That’s All
FOLKS!
在确定电缆连接正确后，按下开始，启动脉冲
The Electroporation Experts
After pulsing, sample will foam depending on the buffer type and electrical parameters.
脉冲后，样品有泡沫（与缓冲液的类型和电极的形状有关）
确定样品在两个铝板之间，去除样品杯内的气泡
The Electroporation Experts
细胞电转染
细胞电转染电转的简介 (1)电穿孔转染的基本原理及过程 (1)电穿孔转染条件的选择 (1)1 电参数 (1)2脉冲时程 (2)3 脉冲次数 (2)4 细胞因素 (3)5 质粒因素 (3)6 温度 (4)7．缓冲液以及培养液的成 (4)仪器常用键区介绍 (5)Neon TM电转染一般流程 (7)电转的简介电穿孔转染，作为物理方法的一种，出现于20世纪80年代中。
这种方法不仅能够将DNA、RNA，还能将抗体、酶及其他生物活性分子转入细菌、酵母、动物细胞和植物细胞。
它是一种高效、简便的基因转移系统，具有其它转移方法无可比拟的优越性，如操作简便、快捷，可重复性强，臻染率高，适用谱广等。
尤其对目前一般认为难转染的悬浮培养细胞也能获得较高的转染。
电穿孔转染的基本原理及过程电穿孔法是通过电场作用于细胞几微秒到几毫秒之后，在细胞膜上暂时形成小孔或开口，把大分子如DNA等导入细胞并最终进入胞核的技术。
其过程简述如下：首先在电击过程中，细胞膜上出现穿孔，质粒在电泳力的作用下与细胞膜接触，并与细胞膜上电穿孔的区域形成一种可转移的复合物。
再次电击后，质粒脱离复合物并扩散至胞质内，开始瞬转；同时小部分质粒进入核内与染色体整合，开始稳转。
一旦DNA扩散进入细胞，细胞膜上的小孔可自动重新闭合。
电穿孔转染条件的选择1 电参数电场强度E与电压V有以下关系：V=E×d，在电穿孔实验中，d为两电极之间的距离，是一个定值，故本文所指的电场强度的选择即电压的选择。
对于动物细胞来说，电场强度通常选择1～1000V／cm，并遵循低电场长时程的原则。
电场强度的大小对DNA摄入量的影响主要有：在阈电场强度Ec (Ec=Uc／1．5R)以下无R)以下无DNA摄入；适中的场强下DNA的摄入呈电场依赖型，随场强的升高而增大；高场强下，DNA的摄入进入平台期，与电场的大小无关。
电场强度的大小对细胞存活率的影响主要有：在阈电场强度以下存活率无变化；在适中的场强下，存活率呈电场依赖型，随场强的升高而下降；存活率在高场强下降为0。
穿孔与浅孔爆破培训课件
多排孔爆破时，第一排孔装药量按式1－5计算，从 第二排起，因受前排矿岩夹制作用，装药量要适当增加， 要可用下式计算：
Q ＝ KqabH
（1－6）
式中 b ——炮孔排距，米；
K ——矿岩阻力夹制系数，采用齐发爆破时，取 K＝ 1.2~1.5 ，采用微差爆破时，取K＝ 1.0~1.2 ， 第二排孔取下限，以后各排根据实际情况适当增加。但 不能因药量增加过大，影响足够的填塞长度，以防止上 穿飞炮。
二、爆破工作
2、装药量计算
浅孔爆破的单位炸药消耗量可按矿岩硬固性、可爆性 程度不同而选取。
（1）单排孔爆破时装药量的计算
Q ＝ qaHW
（1－5）
式中 Q ——炮孔装药量，kg；
q ——单位炸药消耗量，kg／m3；
a ——孔距，m；
H ——台阶高度，m；
W ——底盘抵抗线，m。
二、爆破工作
（2）多排孔爆破时装药量计算
穿孔与浅孔爆破
一、穿孔工作 二、浅孔爆破作业
一、穿孔工作
（一）凿岩机 凿岩机主要是应用在坚硬的岩石中钻凿炮孔。它的
钻孔作用为冲击转动式的。按照动力划分，又有风动、电 动、内燃和液压等类型凿岩机。露天矿山主要用风动凿岩 机，其类型一般分以下几种：
手持式凿岩机：其重量较轻，通常小于20千克，功 率较小，如Y－3。这种凿岩机适用于钻凿浅炮孔。操作时， 劳动强度大，在矿山中已很少使用。
一、穿孔工作
（二）凿岩台车 凿岩台车是随着采矿工业的发展而出现的一种新型
凿岩作业设备。它是将一台或几台凿岩机连同自动推进器 一起安装在特制的钻臂或台架上，并且有行走机构，使凿 岩机作业实现机械化。
按照凿岩台车的用途可分为平巷掘进台车，采矿台 车，露天开采台车；按照台车行走机构可分为轨轮，轮胎 和履带式；按照其架设凿岩机台数可分为单机，双机和多 机台车等。
活体电穿孔法介绍
活体电穿孔法介绍1、什么是活体电穿孔活体电穿孔法(in vivo electroporation) 是将外源基因通过电场作用，导入动物目标组织或器官。
由于这种方法能有效导入外源基因，可在多种组织器官上应用,并且效率较高。
活体电穿孔法的原理很简单,在直流电场作用的瞬间,细胞膜表面产生疏水或亲水的微小通道105～115μm ,这种通道能维持几毫秒到几秒,然后自行恢复。
在此期间生物大分子如DNA 可通过这种微小的通道进入细胞。
近年来活体电穿孔法用于转基因研究的报道不断增多,在基因治疗方面的优势也日趋显著,是一种很好的活体基因导入方法。
活体电穿孔法可用于检测瞬时表达系统中载体的表达状况。
大量的研究表明活体电穿孔法在基因治疗方面有非常好的应用前景。
因此目前国内外对活体电穿孔法介导外源基因转移的研究越来越多。
2、活体电穿孔的法的特点活体电穿孔法基因导入和表达效率较高,它的特点主要在以下几个方面:首先,靶器官的选择面广,理论上任何组织和器官都可以作为活体电穿孔的靶器官。
在用于基因治疗方面，要考虑到靶器官组织生理特性。
如果所选择的局部组织细胞不能把所转移基因的表达产物分泌到外周血液循环中,则在某种意义上说已失去了基因导入的价值,这在基因治疗中是关键性的问题。
当使用组织特异性表达载体时,研究人员应根据所构建的表达载体来选择基因转移和表达的靶器官组织。
例如鱼精蛋白21 启动子可指导外源基因在精母细胞中特异性表达,以小鼠的睾丸作为靶器官将含有鱼精蛋白21启动子的表达载体导入,获得外源基因的表达量远远高于该基因在肝脏和骨骼肌中的表达。
其次,对导入的外源基因片段的大小没有限制,从几KB 或十几KB 的表达载体, 到100～200KB 的YAC、BAC 基因组,都有成功导入并获得表达的报道。
此外活体电穿孔法操作简单快速,电穿孔的时间只有几秒钟,而且DNA片段不需要特殊的纯化操作。
但电穿孔法也存在一些的缺点:首先,外源基因表达持续的时间很短,虽然外源基因导入后最快可在215 小时有表达,但大多1～2 月后表达量降至很低。
电穿孔简介
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目录
• 电穿孔技术概述 • 电穿孔技术原理 • 电穿孔技术实验及数据分析 • 电穿孔技术优缺点及改进方案 • 电穿孔技术前景展望及未来发展趋势
01
CATALOGUE
电穿孔技术概述
技术定义
电穿孔技术是一种基于电场作用，在细胞膜上 形成瞬时孔道，从而改变细胞膜通透性，实现 物质跨膜转运和细胞融合的技术。
03
近年来，电穿孔技术的研究更 加深入，应用领域也更加广泛 。
技术应用领域
基因导入
电穿孔技术可将外源基因导入细胞内 ，为基因治疗和基因疫苗制备提供有 效手段。
药物输送
通过电穿孔技术，可将药物准确送达 靶细胞，提高药物治疗效果和降低副 作用。
疫苗制备
电穿孔技术可用于制备亚单位疫苗和 基因工程疫苗，提高疫苗的安全性和 有效性。
• 电穿孔（Electroporation）是一种基于电场诱导的细胞 膜可逆性穿孔技术，通过施加高强度电场，使细胞膜产生 可逆性穿孔，从而实现细胞膜的通透性改变、细胞内外的 物质交换以及细胞融合等生物效应。
THANKS
感谢观看
它利用高强度电场脉冲在细胞膜上诱导产生可 逆性孔道，允许原本不能透过细胞膜的物质进 入细胞内。
电穿孔技术可用于基因导入、药物输送、疫苗 制备等领域，具有高效、安全、可控等优点。
技术发展历程
01
电穿孔技术的发展经历了数十 年的研究历程，最早可追溯到 20世纪70年代。
02
早期的研究主要集中在实验室 内的基础研究，随着技术的不 断发展和完善，逐渐应用于临 床研究和实际应用。
04
CATALOGUE
电穿孔技术优缺点及改进方案
电穿孔技术优缺点及改进方案
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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
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
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
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
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
• 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
• 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
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，细胞表面的电压 随时间按指数方式下降的
电穿孔简介演示文稿
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。
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，这时阻孔系统
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
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
• 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