Elektroporator
Elektroporator – QualiEP™ Basic
Ein Elektroporator erzeugt kontrollierte elektrische Impulse, die Zellmembranen vorübergehend permeabilisieren und Laboren so ermöglichen, DNA, RNA, Proteine oder andere Moleküle mit reproduzierbaren Einstellungen in Zellen einzubringen. QualiEP™ Basic ist ein Tischgerät mit Mikrocomputersteuerung und exponentiell abklingendem Impulsausgang. Spannung, Kapazität und Widerstand lassen sich an verschiedene Zelltypen, Küvettengrößen und Protokollziele anpassen.
Diese Plattform unterstützt die tägliche molekularbiologische Arbeit, bei der die Kontrolle von Parametern entscheidend ist, beispielsweise zur Optimierung der Transformationseffizienz, zur Verbesserung der Transfektionskonsistenz und zur Reduzierung von Versuchen und Fehlern bei verschiedenen Chargen. Die Einstellungen sind benutzerfreundlich gestaltet und bieten Laborteams gleichzeitig den für die Methodenentwicklung erforderlichen Spannungsbereich.
Elektroporator – QualiEP™ Basisanwendungen
- Bakterielle Transformation: Schnelle Optimierung für kompetente Bakterien, bei der Pulsenergie und Zeitkonstante die Aufnahmeeffizienz und das Überleben beeinflussen.
- Hefetransformation: Abstimmung von Widerstands- und Kapazitätsschritten zur Unterstützung von Hefeprotokollen, die oft eine andere Impulsformung erfordern als Bakterien.
- Transfektion von Säugetierzellen: Anwendung kontrollierter exponentieller Pulse für Zelllinien, bei denen die Lebensfähigkeit und das Expressionsgleichgewicht von der Spannung und der RC-Zeitkonstante abhängen.
- Arbeiten mit Pflanzenprotoplasten und Pflanzenzellen unterstützen die Zufuhr in pflanzenbasierte Proben, die spezifische elektrische Fenster erfordern können, um Schäden zu minimieren und gleichzeitig den Transfer zu verbessern.
- Allgemeine Gentransfer- und Methodenentwicklung Nutzen Sie die breiten Parameterbereiche, um Bedingungen zu überprüfen, Einstellungen zu dokumentieren und die Wiederholbarkeit über verschiedene Anwender und Projekte hinweg zu verbessern.
Grundsätze
- IEC 61010-1 – Sicherheitsanforderungen an elektrische Geräte für Mess-, Steuer- und Laborzwecke.
- IEC 61326-1 – EMV-Anforderungen (Störfestigkeit und Störaussendung) an Labor- und Messgeräte.
Theorie und Methode
Die Elektroporation beruht auf der Anwendung eines kurzen Hochspannungsimpulses, der die Membranpermeabilität kurzzeitig erhöht. Bei einem Elektroporator mit exponentiellem Spannungsabfall wird die Impulsform durch ein RC-Netzwerk bestimmt.
- Probe und Küvette vorbereiten: Zellen mit dem Zielmaterial mischen und in eine geeignete Elektroporationsküvette füllen.
- Spannungsbereich auswählen: Wählen Sie je nach Zelltyp und Protokoll zwischen Hoch- und Niederspannungsausgang.
- Kapazität und Widerstand einstellen: Durch Anpassen der Energiezufuhr und der RC-Zeitkonstante lassen sich Impulsdauer und -intensität einstellen.
- Impuls anwenden: Den exponentiellen Wellenimpuls zur Steigerung der Aufnahme abgeben.
- Regeneration und Kultivierung: Überführen Sie die Zellen umgehend in das Regenerationsmedium und fahren Sie mit den nachfolgenden Schritten fort.
Anhand der visuellen Hinweise veranschaulicht dieses Diagramm eine Zelle oder ein Partikel innerhalb eines elektrischen Feldes, ein Konzept, das häufig in Biologie und Physik verwendet wird, um Prozesse wie Dielektrophorese oder Elektroporation zu erklären.
Hier ist die Aufschlüsselung dessen, was jede Zahl bedeutet:
1. Elektrische Feldlinien
Diese Linien stellen Richtung und Stärke des elektrischen Feldes dar. Man erkennt, dass sie sich von der positiven unteren Platte (+) zur negativen oberen Platte (-) bewegen. Ihre Krümmung um das Objekt herum deutet darauf hin, dass das Objekt andere elektrische Eigenschaften (wie Leitfähigkeit oder Permittivität) als die umgebende Flüssigkeit aufweist.
2. Feldverzerrung / Induzierter Dipol
Die mit „2“ gekennzeichneten Linien verdeutlichen, wie sich das externe Feld bei der Wechselwirkung mit dem Objekt „biegt“. Dies zeigt, dass die Zelle polarisiert wird – das heißt, die Ladungen im Zellinneren verschieben sich und bilden als Reaktion auf die Platten eine positive und eine negative Seite (einen Dipol).
3. Polarisierte Membrankappe
Dieser dunkle, gekrümmte Bereich stellt die Konzentration induzierter Ladungen an der Zellmembran dar. Bei Hochspannung ist dies oft der Bereich, in dem die Membran durch das elektrische Feld am stärksten beansprucht wird, was ein Schlüsselfaktor für die Porenbildung (Elektroporation) ist.
4. Zytoplasma (inneres Medium)
Dies stellt das Zellinnere dar. Das elektrische Verhalten der Zelle hängt stark von der Differenz zwischen der Leitfähigkeit dieser internen Flüssigkeit und dem externen Medium ab.
5. Zellkern oder Organelle
Dies stellt eine innere Struktur innerhalb der Zelle dar. Bei bestimmten Frequenzen kann das elektrische Feld tatsächlich die äußere Membran durchdringen (4) und direkt mit inneren Bestandteilen wie dem Zellkern interagieren. Dadurch können Forscher Vorgänge im Zellinneren manipulieren, ohne die Zelle zu öffnen.