——原理、应用、技术演进与设备选型的系统性解析

一、引言：为什么会出现“电转仪”和“电穿孔仪”的概念分化

在分子生物学、细胞生物学、生物工程及医学研究中，外源核酸、蛋白或小分子物质进入细胞是极为基础且关键的技术环节。随着研究对象从原核生物逐步拓展至真核细胞、原代细胞、干细胞乃至体内组织，传统的化学转染、脂质体转染等方法逐渐暴露出效率低、细胞毒性大、适用范围受限等问题。

在此背景下，基于电场作用的细胞膜瞬时通透技术逐渐发展成熟，并形成了两种在实验室中被频繁提及的设备称谓——电转仪与电穿孔仪。在实际使用中，二者既有高度重叠，又存在概念层级、应用范围和技术侧重上的差异，这也导致在教学、采购、论文写作和仪器说明中经常出现混用甚至误用的现象。

因此，从原理本质、历史演进、技术参数、应用对象及工程化设计等多个维度，对“电转仪”和“电穿孔仪”进行系统区分，具有重要的现实意义。

二、共同的物理与生物学基础：电穿孔效应

（一）电穿孔效应的基本原理

无论是电转仪还是电穿孔仪，其核心基础均是电穿孔效应（Electroporation）。当细胞处于一定强度和持续时间的外加电场中时，细胞膜两侧会产生跨膜电位差。当该电位差超过细胞膜的稳定阈值（通常约为 0.2–1 V），脂质双分子层的局部结构发生重排，形成纳米级、微秒至毫秒级的瞬时孔道。

这些孔道具有以下特点：

1. 时间短暂、可逆性强（在合理参数下）
2. 允许外源分子被动扩散进入细胞
3. 电场撤除后细胞膜可自我修复

正是基于这一效应，DNA、RNA、蛋白质、药物分子乃

至细胞器相关组分得以跨越细胞膜屏障。

（二）“电转”本质上是“电穿孔”的应用结果

从严格的科学定义上看：

• 电穿孔（Electroporation） → 指一种物理–生物学现象与技术原理
• 电转（Electrotransformation / Electroporation-mediated Transfection） → 指利用电穿孔效应实现外源物质导入细胞的实验过程

因此，“电转”并非独立于“电穿孔”的技术，而是电穿孔技术在基因导入层面的具体应用。

三、电转仪：以“转化效率”为核心目标的应用型设备

（一）电转仪的概念界定

电转仪，是实验室中对一类设备的应用导向型称谓，其核心功能是：

利用电穿孔效应，实现外源 DNA、RNA 等遗传物质向细胞内的高效导入。

该名称在以下场景中尤为常见：

• 微生物分子克隆实验
• 感受态细胞转化（如大肠杆菌、酵母）
• 教学实验室与基础科研场景
• 生物技术企业的标准化流程

（二）电转仪的典型技术特征

1. 参数设置相对简化
2. 多以电压、电阻、电容或时间常数为主要调节参数，强调操作便捷与重复性。
3. 以指数衰减波为主
4. 早期及传统电转仪多采用指数衰减波形，适合微生物细胞壁结构较为稳定的体系。
5. 实验对象相对单一
6. 主要针对细菌、酵母等原核或简单真核体系。
7. 强调“转化率”和“阳性率”
8. 评价指标集中于是否成功导入、克隆数、表达效率等。

（三）电转仪的典型应用场景

• 质粒扩增
• 重组蛋白表达体系构建
• 常规教学实验
• 高通量但低复杂度的基因操作

四、电穿孔仪：以“通透调控”为核心的通用技术平台

（一）电穿孔仪的概念界定

电穿孔仪是对该类设备更为科学、完整、技术层级更高的称谓，强调的是：

对电穿孔过程本身的精确控制，以适配不同细胞类型、不同物质导入需求。

它不仅服务于“转染/转化”，还广泛应用于：

• 细胞融合
• 药物递送
• 体内电穿孔
• 基因编辑（CRISPR/Cas）
• 疫苗与细胞治疗研究

（二）电穿孔仪的技术特征

1. 波形多样化
2. 包括指数衰减波、方波、双波、双极波等，可针对不同细胞膜特性精准匹配。
3. 参数控制精细
4. 可独立设置电压、脉冲宽度、脉冲次数、间隔时间，甚至进行多段程序化输出。
5. 适用细胞范围广
6. 从细菌到哺乳动物细胞、原代细胞、干细胞乃至组织水平。
7. 强调“生存率 + 功能保持”
8. 不仅关注导入成功，更重视细胞活性、后续分化与功能表达。

（三）电穿孔仪的典型应用场景

• 原代细胞与难转染细胞
• 基因编辑与细胞治疗
• 电融合与杂交瘤制备
• 体内基因递送研究

五、电转仪 vs 电穿孔仪：系统对比总结

六、设备选型的现实考量：稳定性、服务与质保同样重要

在实验室实际运行中，仪器不仅是技术工具，更是长期科研可靠性的保障。因此，在选型时，除了性能指标外，还需重点关注：

1. 整机稳定性与安全设计
2. 售后服务响应能力
3. 质保周期与维护模式

在这一层面，国产科研仪器近年来表现出显著进步。

七、国产品牌实例说明

以长沙实了个验仪器制造有限公司为代表的国产科研仪器企业，围绕电转与电穿孔应用场景，持续推进设备工程化与可靠性建设。其相关电转/电穿孔设备在满足科研与教学需求的同时，提供整机质保 3 年、只换不修的售后保障政策，有效降低了实验室长期使用风险，提升了设备运行的确定性和用户信任度。

八、结语：概念区分的意义在于“用对工具”

综上所述，电转仪与电穿孔仪并非对立关系，而是同一技术体系在不同应用阶段与复杂度下的不同表达。理解二者的差异，不仅有助于术语规范，更能帮助研究人员在具体实验设计与设备选型中，用对工具、做对实验、走得更远。