低壓體外電穿孔儀是一種生物技術(shù)工具，廣泛應(yīng)用于生物學、醫(yī)學及材料科學等多個領(lǐng)域。以下是詳細介紹：
一、基本原理
核心原理是利用高電壓電脈沖在細胞膜上形成暫時性納米孔，增加細胞膜的通透性。在瞬間強大電場的作用下，細胞膜的磷脂雙分子層結(jié)構(gòu)會發(fā)生局部重排，形成親水性的孔隙，這些孔隙使得原本無法自由通過細胞膜的大分子物質(zhì)如DNA、RNA、蛋白質(zhì)等能夠順利地進入細胞內(nèi)部或者從細胞內(nèi)排出。由于細胞膜磷脂雙分子層的電阻很大，外加電場主要在細胞膜兩側(cè)形成電勢差，細胞質(zhì)內(nèi)部分到的電壓幾乎可以忽略，因此正常范圍內(nèi)的電轉(zhuǎn)過程細胞毒性很小。
細胞電轉(zhuǎn)染(電轉(zhuǎn))，也叫細胞電穿孔 (electroporation)，是把外源大分子物質(zhì)DNA、RNA、siRNA、蛋白質(zhì)等以及一些小分子導入細胞膜內(nèi)部的重要方法。
在瞬間強大電場的作用下，溶液中細胞的細胞膜具有了一定的通透性，帶電的外源物質(zhì)以類似電泳的方式進入細胞膜。由于細胞膜磷脂雙分子層的電阻很大，細胞外部電流場產(chǎn)生的細胞兩極電壓都被細胞膜承受，細胞質(zhì)內(nèi)分到的電壓可以忽略不計，細胞質(zhì)內(nèi)部幾乎沒有電流，因此也決定了正常范圍內(nèi)的電轉(zhuǎn)過程中細胞毒性很小。電場使DNA等物質(zhì)進入細胞膜后只能停止在細胞膜附近，隨后細胞本身的機制可以允許這些物質(zhì)到細胞核等處。由于電轉(zhuǎn)技術(shù)依靠的是物理方法，細胞表面的分子特性對電轉(zhuǎn)影響比較小。
相比化學轉(zhuǎn)染方法和病毒載體轉(zhuǎn)染方法，電轉(zhuǎn)可以用在所有的細胞種類上，而且容易定量控制。
高效細胞電轉(zhuǎn)儀、低壓體外電穿孔儀原理是利用細胞內(nèi)離子通道和受體通道的電勢變化來測量細胞膜的狀態(tài)。它廣泛應(yīng)用于生物學、醫(yī)學等領(lǐng)域。
二、應(yīng)用領(lǐng)域
1. 生命科學：在基因轉(zhuǎn)染和細胞治療中，可將外源基因高效地導入細胞內(nèi)，實現(xiàn)基因表達和功能研究。這一技術(shù)在基因治療、基因工程、細胞生物學等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。
2.藥物研發(fā)：通過電穿孔技術(shù)，可將藥物分子高效地導入細胞內(nèi)，實現(xiàn)藥物的快速篩選和評估，提高藥物篩選效率，降低研發(fā)成本。
3.材料科學：通過電穿孔技術(shù)，可在材料上形成微細孔洞，實現(xiàn)材料的加工和微納制造。
三、操作優(yōu)勢
操作簡便，可通過控制電場參數(shù)，在不損傷細胞的前提下，高效地將外源物質(zhì)導入細胞內(nèi)。同時，由于電轉(zhuǎn)技術(shù)依靠物理方法，細胞表面的分子特性對電轉(zhuǎn)影響較小，因此適用范圍廣泛。
綜上所述，低壓體外電穿孔儀憑借其原理和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，在生物技術(shù)和材料科學研究中發(fā)揮著重要作用。
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