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Bioruptor Plus 非接触式超声破碎仪高效使用指南

更新时间:2026-05-18浏览量:70
Bioruptor Plus 非接触式超声破碎系统采用水浴间接超声技术,通过空化效应产生聚焦机械应力,可实现 DNA 剪切、染色质剪切、细胞及组织样本的温和处理,能较好保留生物大分子和复合物的完整性,且支持多样本同步自动化处理,实验结果重复性良好。为充分发挥仪器性能,获得稳定高效的破碎效果,本文结合原厂操作手册,从设备准备、参数设置、样本处理、日常维护等多个维度,总结该仪器的高效使用方法。

一、设备安装与环境准备:筑牢高效运行基础

设备的正确安装和适宜的运行环境是保证超声效率和仪器寿命的前提,需严格遵循以下要求:

1. 安装环境规范

仪器仅适用于室内使用,安装位置需满足:海拔不超过 2000 米,环境温度 0℃-25℃,最大相对湿度 80%;电源需可靠接地,防护等级符合 IP20 标准,避免在存在强电磁干扰、阳光直射或剧烈震动的区域安装。设备安装需预留至少 3 平方米的操作空间,便于后续操作和维护。

2. 水浴系统精准配置

水浴槽是超声能量传递的核心介质,其状态直接影响破碎效果:
  • 水质要求:仅可使用 2 级 / 2 + 级去离子水或 3 级蒸馏水,严禁使用超纯水和自来水。藻类、颗粒物等污染物会改变超声波传播路径,导致片段分布不均,需至少每月更换一次水浴用水,并用软纸巾清洁槽体内壁,禁止使用硬质清洁工具擦拭超声发射面。

  • 水温控制:超声处理的最佳水温为 4℃,样本温度不得超过 10℃。水温超过 8℃时,超声效率会显著下降,且可能导致生物样本热变性。需搭配原厂冷水机与单循环阀维持温度,冷水机必须安装在超声主机下方,保证水流循环正常;单循环阀可确保仅在超声关闭阶段更换水体,避免水流干扰超声过程。

3. 设备摆放与安全防护

超声水浴槽在任何时候都必须保持直立,倾斜或剧烈震动会损坏底部的磁性超声发射器,导致超声效率大幅下降。仪器运行时需关闭金属隔音箱,该隔音箱可降低约 33dBA 的噪音,使运行声压降至 46dBA;孕妇应避免长时间暴露于仪器运行环境中。

二、核心操作参数科学设置:实现精准高效破碎

超声处理的核心控制参数包括循环数、超声开启 / 关闭时间、输出强度,需根据实验类型和目标结果进行针对性设置,同时遵守仪器运行的安全限制。

1. 通用运行安全原则

  • 单次超声总开启时长不得超过 30 分钟,超声关闭循环时长需设置为大于或等于开启循环时长,最小关闭时长为 30 秒。

  • 两次独立运行之间,必须让仪器冷却至少 15 分钟,避免超声发射器过热损坏。

  • 无论使用何种规格的管架,必须始终装满离心管,空位需装入等体积纯水的离心管补齐,否则会导致能量分布不均,出现样本破碎效果差异大的问题。

2. 不同实验的参数推荐

实验类型输出强度标准循环参数核心调整依据
DNA 剪切低功率(L 档)30 秒开启 / 90 秒关闭(常规片段);30 秒开启 / 30 秒关闭(150bp 小片段)目标片段大小:片段越小,所需循环数越多(如 200bp 需 30 个循环,750bp 需 3 个循环)
染色质剪切高功率(H 档)30 秒开启 / 30 秒关闭,总循环数 10-30 个细胞类型与交联程度:过度交联的样本需适当增加循环数,每 10 个循环需短暂涡旋离心样本
细菌细胞破碎高功率(H 档)30 秒开启 / 30 秒关闭,总超声时长 10 分钟细菌菌株:革兰氏阳性菌细胞壁较厚,可适当延长处理时间;对数生长期细胞破碎效率高于稳定期

三、样本制备与耗材选择:保障结果均一性

样本质量和耗材适配性是影响超声效果的关键因素,不当的样本制备或耗材选择会导致破碎效率低下、结果重复性差。

1. 专用耗材的正确选用

不同实验需使用对应规格的专用耗材,以保证超声能量的高效传递:
  • DNA 剪切实验:仅推荐使用 0.5ml Bioruptor 专用 DNA 剪切微量离心管(货号:C30010013),搭配 0.5ml 离心管架(货号:B01200043)。

  • 染色质剪切实验:推荐使用 1.5ml TPX 微量离心管(货号:C30010010),其超声传导效率优于普通聚丙烯离心管。

  • 大体积样本处理:10ml、15ml、50ml 离心管需使用带金属反射棒的专用管架,金属棒通过共振系统反射超声波,提升大体积样本的处理效率。

2. 样本预处理规范

  • 浓度与体积控制:DNA 样本推荐浓度为 1-20ng/μl,最佳浓度为 10ng/μl,样本体积为 100μl;染色质样本每 300μl 裂解液中细胞数控制在 1×10^6-3×10^6 个;细菌样本重悬至 OD600=3.0,1.5ml 离心管中样本体积不超过 300μl。

  • 样本预冷与混匀:超声前需将样本置于冰上预冷 10-15 分钟,充分涡旋震荡并短暂离心,将样本收集至管底。高粘度样本需多次吹吸混匀,避免局部浓度过高导致剪切不均。

  • 样本质量把控:DNA 样本需保证 OD260/280 比值在 1.8-2.0 之间,去除 RNA、蛋白等污染物;染色质样本需控制交联时间在 8-10 分钟,使用甘氨酸终止交联反应,并用预冷 PBS 充分洗涤。

四、日常维护与故障预防:延长设备使用寿命

规范的日常维护可减少设备故障,保证仪器长期稳定运行,同时避免因设备问题导致的实验失败。

1. 日常与定期维护要点

  • 每次实验结束后,排空水浴槽中的水,擦干槽体内壁,避免滋生藻类或产生水垢。

  • 每月检查超声发射器表面是否有划痕或腐蚀,检查电动盖子的齿轮盘转动是否顺畅,避免电机过载。

  • 每 20 次高压灭菌后,检查大体积管架的 O 型圈是否老化变形,及时更换损坏的 O 型圈。

  • 定期使用原厂 DNA 质控试剂盒对系统进行性能验证,通过检测 DNA 片段大小的变异系数评估超声效率。

2. 常见故障预防与处理

  • 过热停机:若仪器提示温度过高无法启动或运行中自动停机,需立即停止操作,延长冷却间隔至 30 分钟以上,可向水浴槽中加入碎冰辅助降温,同时检查冷水机运行状态和室温是否符合要求。

  • 剪切效果不均一:优先检查管架是否装满、离心管是否正确安装,其次检查水浴水质和水温,最后验证样本浓度和离心管品牌是否符合要求。

  • 超声效率下降:可能是超声发射器老化或水浴槽污染导致,需清洁水浴槽并更换新的去离子水,若问题仍未解决,联系授权服务中心进行检测。

五、实验方案标准化:提升结果重复性

为保证不同批次实验结果的一致性,需建立标准化的实验操作流程:
  1. 固定离心管品牌和型号,更换耗材前需重新优化实验参数。

  2. 所有实验保持相同的水浴温度、超声强度和循环参数,避免随意调整。

  3. 对于新的样本类型,先进行时间梯度预实验,确定最佳处理条件后再进行正式实验。

  4. 采用统一的样本检测方法,使用新鲜配制的 1% 琼脂糖凝胶进行电泳检测,上样量不超过 5μg,样本提前用 RNase 处理,避免干扰检测结果。


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