威尼德生物科技（北京）有限公司
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閱讀：15發(fā)布時間：2026-5-23
電穿孔是將受控直流（DC）電脈沖應(yīng)用于活細(xì)胞和組織的短時間。脈沖誘導(dǎo)跨膜電位，從而導(dǎo)致細(xì)胞膜可逆性破裂。這種作用導(dǎo)致細(xì)胞膜的滲透或“孔隙形成"，從而允許引入小分子（如染料、寡核苷酸或肽）和大分子（如蛋白質(zhì)、DNA和RNA）進(jìn)受體。在這個過程中，細(xì)胞對分子的吸收持續(xù)到氣孔閉合，這可能需要幾毫秒到幾分鐘。電穿孔過程的優(yōu)化涉及多個因素。選擇波形、確定場強(qiáng)和調(diào)整脈沖長度只是幾個關(guān)鍵變量。在優(yōu)化中起關(guān)鍵作用的其他參數(shù)包括細(xì)胞直徑、質(zhì)粒濃度、溫度和電穿孔緩沖液。
波形
脈沖形狀通常分為兩類，方波或指數(shù)衰減波：
方波脈沖
方波脈沖快速上升到設(shè)定的電壓水平，在設(shè)定脈沖長度的持續(xù)時間內(nèi)保持該水平，并快速關(guān)閉。方波在哺乳動物細(xì)胞中產(chǎn)生更高的效率和可行性。與指數(shù)衰減波相比，方波電穿孔在體內(nèi)和體外組織、胚胎和植物原生質(zhì)體應(yīng)用中產(chǎn)生更好的結(jié)果。
指數(shù)衰減波脈沖
指數(shù)衰減波通過允許電容器放電產(chǎn)生電脈沖。當(dāng)脈沖放電時在樣本中。電壓迅速上升到設(shè)定的峰值電壓，然后隨時間下降。的指數(shù)衰減波脈沖通常用于革蘭氏陰性和革蘭氏陽性細(xì)菌、酵母、植物組織、昆蟲細(xì)胞和一些哺乳動物細(xì)胞的轉(zhuǎn)化。威尼德生物科技（北京）有限公司（），研發(fā)生產(chǎn)的雙波型電穿孔儀Gene Pulser X2通過高強(qiáng)度的電場作用，瞬時提高細(xì)胞膜的通透性，從而吸收周圍介質(zhì)中的外源分子。這種技術(shù)將核苷酸、DNA與RNA、蛋白、糖類、染料以及病毒顆粒等導(dǎo)入原核和真核細(xì)胞內(nèi)。電轉(zhuǎn)化相對于其它物理和化學(xué)轉(zhuǎn)化方法，是一種有價值和有效的替代方法。廣泛用于植物、動物和微生物的各類細(xì)胞電穿孔。
場強(qiáng)
場強(qiáng)測量為穿過電 極間隙的電壓，表示為kV/cm。場強(qiáng)對于超過細(xì)胞膜的電勢以允許臨時可逆滲透或“孔隙形成"至關(guān)重要
發(fā)生在細(xì)胞膜上。優(yōu)化場強(qiáng)應(yīng)考慮三個因素：
1.電極間隙尺寸
2.細(xì)胞直徑
3.溫度
電池類型場強(qiáng)范圍
細(xì)菌/酵母：3-24千伏/厘米
哺乳動物：0.25–3千伏/厘米
大腸桿菌：3-12千伏/厘米
電 極杯直徑
在優(yōu)化電穿孔實驗時，電 極之間的距離或“間隙大小"非常重要。使用電壓除以間隙大小計算場強(qiáng)。例如，使用具有500 V電壓的4 mm間隙反應(yīng)杯將提供1.25千伏/厘米。如果使用2mm間隙反應(yīng)杯代替4mm間隙反應(yīng)杯，則須將電壓降低一半或250 V，以保持1.25 kV/cm的相同場強(qiáng)。如果所需的場強(qiáng)和電場強(qiáng)度滿足要求，則可以導(dǎo)出完成電穿孔所需的電壓間隙大小是已知的。計算方法是磁場強(qiáng)度（kV）乘以間隙尺寸（cm）等于電壓。例如，如果用戶確定某個區(qū)域需要1.25 kV/cm的場強(qiáng)1 mm間隙反應(yīng)杯-計算結(jié)果為：1.25千伏x 0.1厘米=0.125 kV或125 V。
例子：電場強(qiáng)度為1.25 kV/cm 4 mm間隙反應(yīng)杯=500 V
2毫米間隙反應(yīng)杯=250伏1毫米間隙反應(yīng)杯=12伏
細(xì)胞直徑
通常，較小的電池尺寸需要較高的電壓，而較大的電池直徑需要較低的電壓才能成功滲透細(xì)胞膜。
溫度
細(xì)胞在電穿孔過程中保持的溫度影響電穿孔的效率有幾個原因。大多數(shù)哺乳動物細(xì)胞系是在室溫下有效電穿孔。在高壓下脈沖或暴露于多個脈沖和長脈沖持續(xù)時間下的樣品可導(dǎo)致樣品加熱。這些條件導(dǎo)致細(xì)胞死亡增加，并降低轉(zhuǎn)染效率。將樣品保持在較低的溫度可以減少加熱對細(xì)胞活力和效率的影響。由于電穿孔會導(dǎo)致氣孔的瞬時形成，因此在脈沖后將細(xì)胞保持在較低的溫度可能會使氣孔保持更長的開放時間，以便更多地吸收外源分子。但其他電池的溫度較低細(xì)胞系可能具有破壞性，并導(dǎo)致高細(xì)胞死亡率。這種效應(yīng)是每個細(xì)胞系的，在優(yōu)化研究期間應(yīng)予以考慮。室溫下用于細(xì)胞的標(biāo)準(zhǔn)脈沖電壓需要在4°C下電穿孔時大約加倍，以便有效滲透細(xì)胞膜。
電穿孔儀
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