Eppendorf Multiporator - Electroporation - Handbuch (Seite 7)

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Biophysikalische Grundlagen zur Technik des Multiporators
Wichtig für eine erfolgreiche Elektroporation sind die Spannung und die Dauer (Zeitkonstante
τ
) des verwendeten
Pulses. Beide Parameter können beim Multiporator ® direkt eingegeben werden. Die Einstellungen für wichtige
Anwendungen können in zahlreichen Applikationsprotokollen über die Eppendorf Homepage www.eppendorf.com
abgerufen werden. Für neue Applikationen können Näherungswerte für die benötigte Spannung berechnet oder aus
entsprechenden Tabellen entnommen werden (siehe Kapitel 3.1 und 4.1.4).
Spannung und Pulsdauer
Abb. 1: Kontrollierte exponentielle Entladungskurve der Spannung des Mikrosekunden-Pulses beim Multiporator ®
Die Spannung wird in 5 µs Intervallen kontrolliert. Nach Ablauf der Zeitkonstanten
τ
(tau) ist die Pulsspannung auf 37 %
ihres Ausgangswertes zurückgefallen. Die Anfangsspannung und die Zeitkonstante
τ
sind die einzigen Parameter, die
den Mikrosekundenpuls des Multiporators definieren.
Die Spannung, die am Multiporator ® eingestellt wird, entspricht der Anfangsspannung (V
0
) der in der Abb. 1 darge-
stellten Entladungskurve. Die ebenfalls dargestellte Zeitkonstante (
τ
) ist die Zeitdauer, in der die Spannung auf den Wert
V
0
/e (= ca. 37 % der Ausgangsspannung) abgesunken ist. Wenn z. B. am Multiporator ® eine Spannung von 1000 V und
eine Zeitkonstante von 40 µs eingestellt worden ist, dann beträgt die Anfangspannung der Soft Pulse 1000 V. Nach 40 µs
ist sie auf ca. 370 V abgesunken. Die elektronische Steuerung des Multiporators hat nach 40 µs bereits 8-mal (Intervalle
zu 5 µs) die Spannung reguliert.
Elektrodenabstand und Feldstärke
Da die Stärke eines elektrischen Feldes vom Abstand der Elektroden abhängig ist, ergeben sich bei Verwendung von
Elektroporationsküvetten mit 1 mm, 2 mm oder 4 mm Spaltbreite bei gleicher Spannung unterschiedliche Feldstärken
(Spannung [V]/Elektroden-Abstand [cm]) in der Küvette. Da das Volumen der 1 mm Küvette mit 100 µl recht klein ist,
verwendet man zur Elektroporation von eukaryotischen Zellen meist Küvetten mit 2 mm (400 µl) oder 4 mm (800 µl)
Spaltbreite. Wenn man am Multiporator
® eine Spannung von 800 V einstellt, so ergibt sich in einer 4 mm Küvette eine
Feldstärke von 2000 V/cm. Befindet sich aber bei gleicher Einstellung eine Küvette mit nur 1 mm Elektrodenabstand im
Multiporator
® , ergibt sich eine Feldstärke von 8000 V/cm! Aus diesem Grund muss sehr sorgsam darauf geachtet
werden, mit welchen Küvetten ein Versuch durchgeführt wird.
5 µs
1000
800
600
400
200
0
0 40 80 120 160 200 [ µs]
[V]
( )
τ
5 µs
37%
2 Prinzip des Multiporators
2 Prinzip des Multiporators
Multipor_Appli_E_poration_de.fm Seite 7 Montag, 30. Januar 2006 2:16 14