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伯樂 GenePulser Xcell 電穿孔儀是一款高性能的電轉化與基因?qū)朐O備，廣泛應用于哺乳動物細胞、細菌、酵母、真菌及植物原生質(zhì)體的電穿孔實驗中。其核心部件之一——電極系統(tǒng)，直接決定了脈沖輸出的穩(wěn)定性和電場均勻性，是保障實驗重復性和轉染效率的關鍵因素。
在長期使用過程中，電極表面會因樣品殘留、緩沖液結晶、電弧沉積或電解反應而產(chǎn)生污染層。這些沉積物會改變電極間的導電性能，導致電壓輸出不穩(wěn)定、時間常數(shù)偏離、脈沖波形畸變，甚至引發(fā)電弧放電、樣品燒毀等嚴重問題。因此，定期清洗與維護電極，是確保 GenePulser Xcell 持續(xù)高效運行的重要環(huán)節(jié)。
本文將系統(tǒng)介紹電極結構、污染類型、清洗原理、操作步驟、注意事項、維護周期及常見問題解決方案，幫助實驗人員建立科學規(guī)范的電極清洗管理流程。
GenePulser Xcell 電穿孔儀的電極由ShockPod 電擊腔和比色皿內(nèi)金屬片電極兩部分組成。
位于電擊腔底部，為兩條金屬導體，與主機的高壓輸出端相連。它負責將高壓脈沖能量傳遞至比色皿。接觸面必須保持光潔無氧化層，以確保電流均勻分布。
每個電穿孔比色皿內(nèi)側設有兩塊平行金屬電極，常由鋁或不銹鋼制成，間隙分別為 0.1、0.2 或 0.4 cm。樣品懸液置于其間，當高壓脈沖釋放時，電流經(jīng)比色皿兩端通過樣品形成電場，實現(xiàn)細胞膜擊穿。
放置比色皿后，ShockPod 電極觸點緊貼比色皿外側電極端口，形成完整電路。若表面有污垢或鹽分殘留，會造成接觸電阻增加或放電不完全，影響電擊效率。
在頻繁的實驗過程中，電極表面可能出現(xiàn)以下幾類污染：
緩沖液結晶殘留：含鹽緩沖液在蒸發(fā)后留下鹽析物，形成白色或灰色斑點。
電解產(chǎn)物沉積：高壓放電使金屬表面氧化或析出金屬離子，久而久之形成暗色膜層。
電弧碳化痕跡：電弧放電產(chǎn)生的高溫會在電極上留下黑色燒痕或凹陷。
有機物與細胞殘渣：樣品溢出或電擊后泡沫飛濺，會在電極表面形成黏附物。
環(huán)境灰塵與濕氣：若ShockPod長時間未封閉，空氣中的水分和灰塵會附著電極表面。
這些污染物會嚴重影響放電穩(wěn)定性，因此每隔一定次數(shù)實驗后必須進行徹底清洗。
電壓輸出不穩(wěn)：電極電阻增加導致輸出偏低。
時間常數(shù)異常：電容放電不完整，脈沖衰減曲線異常。
電弧頻發(fā)：殘留鹽分或氣泡形成局部高電場，容易放電擊穿。
比色皿燒毀：電弧產(chǎn)生高溫造成塑料變形。
實驗結果偏差：轉染率下降、重復性差、細胞死亡率上升。
定期清洗電極不僅能保持電氣性能穩(wěn)定，還能延長ShockPod和比色皿的使用壽命。
溫和清潔：盡量使用非腐蝕性清洗液，避免損傷金屬層。
完全去離子化：使用去離子水徹底沖洗，防止鹽析再沉積。
避免刮擦：金屬表面若出現(xiàn)劃痕，會成為電弧集中點。
干燥保存：防止?jié)駳庖l(fā)電化學反應。
分級處理：根據(jù)污染程度選擇不同清洗強度。
目的：去除表面殘留液體與鹽分，防止結晶。
步驟：
關閉主機電源并拔下電源線，確保無高壓殘留。
取下 ShockPod 上蓋，用干凈的無塵布擦拭電極觸點。
用去離子水輕輕沖洗觸點區(qū)域，再用無絨紙巾吸干。
若使用可重復比色皿，將其用去離子水反復沖洗 3–5 次。
自然晾干或在潔凈空氣下吹干后蓋上防塵蓋。
注意事項：
不得使用自來水，以免引入離子污染。
切勿用力按壓電極觸點，防止變形。
目的：去除氧化層、電解產(chǎn)物及微量沉積。
所需材料：
10% 無水乙醇溶液或 5% 異丙醇；
棉簽、無塵布；
去離子水；
軟毛刷；
小型空氣干燥器或干凈吹風裝置。
步驟：
拔下 ShockPod 連接線，置于干燥工作臺上。
使用無塵布蘸取少量乙醇輕擦電極觸點。
對氧化區(qū)域可用軟毛刷輕刷，勿使用金屬刷。
再以去離子水沖洗，確保無酒精殘留。
擦干后置于通風處自然風干。
清洗比色皿時，切勿用強酸或強堿液，以免腐蝕電極。
效果：金屬表面應呈均勻銀灰色，無斑點或黑痕。
若電極表面出現(xiàn)明顯黑色燒痕或凹坑，可采用以下方法：
機械輕拋法
使用超細砂紙（800–1000 號）輕輕打磨受損區(qū)域。
打磨后用無水乙醇擦拭，再用去離子水清洗。
化學還原法
用 2% 檸檬酸溶液浸泡 3 分鐘，去除氧化層。
隨即用去離子水沖洗干凈并吹干。
重新鍍層或更換
若電極損傷嚴重、表面凹陷明顯，應更換 ShockPod 電極組件或整套比色皿。
實驗后立即棄用，不可重復，以免殘留物影響后續(xù)實驗。
可使用專用清洗流程延長壽命：
用去離子水沖洗數(shù)次，去除溶液殘留；
浸泡于 70% 乙醇 10 分鐘消毒；
以去離子水徹底漂洗，確保無酒精殘留；
倒置晾干或置于 60 ℃ 烘箱中烘干；
儲存在干燥、無塵的密封袋內(nèi)。
禁止使用酸、堿、漂白劑或超聲波清洗，以免電極脫層。
為確保電極系統(tǒng)長期穩(wěn)定，應建立以下維護周期：
| 維護類型 | 周期 | 內(nèi)容 |
|---|---|---|
| 日常清潔 | 每次實驗后 | 去離子水沖洗、擦干 |
| 定期清洗 | 每20–30次使用后 | 乙醇清洗、去氧化膜 |
| 狀態(tài)檢查 | 每季度 | 檢查電極平整度、顏色、接觸壓力 |
| 電性能檢測 | 每半年 | 測試輸出電壓、電流穩(wěn)定性 |
| 更換周期 | 視使用強度，一般每2–3年 | 更換ShockPod觸點或比色皿電極 |
所有清洗與更換操作應在設備維護日志中記錄，包括日期、執(zhí)行人、污染類型及清洗方法。
| 問題現(xiàn)象 | 原因分析 | 處理方法 |
|---|---|---|
| 電極表面發(fā)黑 | 電弧燒蝕或氧化 | 用細砂紙輕磨或檸檬酸還原 |
| 電擊電壓下降 | 電極接觸不良或殘留鹽分 | 重新清洗電極并檢查接口 |
| 電極表面有白色結晶 | 緩沖液殘留 | 去離子水沖洗多次 |
| 電弧頻繁 | 電極污染、比色皿未貼合 | 清洗觸點并重新裝置比色皿 |
| 脈沖不觸發(fā) | 電極接觸不良或ShockPod損壞 | 檢查連接并更換ShockPod |
| 電極腐蝕斑點 | 使用腐蝕性清洗液 | 更換電極，改用溫和清潔劑 |
清洗前務必切斷電源，避免殘留高壓引起觸電。
禁止在儀器通電狀態(tài)下擦拭或接觸電極。
不得使用含氯或強酸性溶液，以免腐蝕金屬表面。
清洗用具（如布、棉簽）需無塵無纖維脫落。
使用乙醇等有機溶劑時應遠離明火，保持通風。
清洗后應確保電極完全干燥后再通電運行。
清洗后電極應存放在干燥、無塵、相對濕度不高于 60% 的環(huán)境。
建議在不使用時蓋上防塵罩，防止灰塵附著。
若長期停用，應在 ShockPod 內(nèi)放置干燥劑包，并定期更換。
避免存放于強酸蒸汽、氨氣或鹽霧環(huán)境。
采用高純?nèi)ルx子水和專用電穿孔緩沖液，減少離子沉積。
實驗后立即清洗，避免樣品干涸結晶。
控制電壓強度，避免頻繁電弧。
每月進行一次外觀檢查，發(fā)現(xiàn)發(fā)黑或不平整立即處理。
若條件允許，使用備用 ShockPod 輪換，以減少磨損。
清洗完成后，可通過以下方法驗證電極性能是否恢復：
導通測試：使用萬用表檢測兩電極間電阻，應在正常范圍內(nèi)（無比色皿狀態(tài)下為無窮大）。
電壓輸出測試：以空載或標準比色皿模式運行，觀測脈沖波形是否平滑。
視覺檢查：電極表面應光滑、無凹坑、無殘留液痕。
試樣驗證：用標準樣品進行一次測試，確認電場均勻性。
若波形異?；蜉敵霾环€(wěn)定，說明仍有殘留污染，應重復清洗或更換部件。
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