做電轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)時(shí)，很多人會(huì)重點(diǎn)記錄電壓、脈寬和脈沖次數(shù)，卻很容易把樣品體積當(dāng)成一個(gè)無關(guān)緊要的條件。

例如原來使用100 μL體系，后續(xù)因?yàn)榧?xì)胞數(shù)量或者樣品量發(fā)生變化，將體系調(diào)整到200 μL。電壓等設(shè)置沒有改變，但實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)卻與之前不同。

出現(xiàn)這種情況并不奇怪。電轉(zhuǎn)體系中的液體并不是單純負(fù)責(zé)“裝細(xì)胞"，它同時(shí)也是整個(gè)放電回路的一部分。

一、為什么樣品體積也屬于電轉(zhuǎn)條件

在電轉(zhuǎn)杯中，電極、緩沖液和樣品共同組成一個(gè)電學(xué)體系。

當(dāng)電脈沖施加以后，電流會(huì)通過樣品液體。

因此，樣品的體積、電導(dǎo)率、電極間距以及液體和電極的接觸狀態(tài)都會(huì)參與實(shí)際放電過程。

尤其是在使用指數(shù)衰減類脈沖時(shí)，體系電阻會(huì)直接參與決定放電過程。

即使儀器上的設(shè)置沒有發(fā)生變化，反應(yīng)體系發(fā)生明顯變化以后，實(shí)際脈沖表現(xiàn)也可能有所不同。

對(duì)于方波體系，儀器通常會(huì)主動(dòng)維持設(shè)定電壓和脈寬，但樣品負(fù)載發(fā)生變化以后，實(shí)際電流和發(fā)熱情況仍可能發(fā)生改變。

因此，“參數(shù)沒變"并不代表“整個(gè)實(shí)驗(yàn)條件沒變"。

二、體積改變可能同時(shí)改變電極接觸面積

對(duì)于常見平行電極結(jié)構(gòu)，樣品加入電轉(zhuǎn)杯以后，會(huì)在兩個(gè)電極之間形成導(dǎo)電區(qū)域。

液體高度發(fā)生變化時(shí)，參與導(dǎo)電的有效區(qū)域也可能隨之改變。

因此，如果從很小的反應(yīng)體積突然增加到明顯更大的體積，體系的等效負(fù)載可能和原來不同。

這也是為什么一些成熟實(shí)驗(yàn)方案不僅規(guī)定電壓，還會(huì)同時(shí)規(guī)定電轉(zhuǎn)杯規(guī)格和推薦樣品體積。

這些條件并不是彼此獨(dú)立的。

三、電場(chǎng)強(qiáng)度一樣，也不代表所有條件都一樣

電轉(zhuǎn)過程中經(jīng)常會(huì)提到電場(chǎng)強(qiáng)度。

在電極間距固定的情況下，電場(chǎng)強(qiáng)度主要由施加電壓和電極間距共同決定。

這容易讓人產(chǎn)生一個(gè)誤區(qū)：只要電壓和電轉(zhuǎn)杯間距沒有變化，改變體積應(yīng)該沒有影響。

但電場(chǎng)強(qiáng)度只是實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)重要變量，并不是全部變量。

實(shí)際放電過程還涉及電流、溶液電導(dǎo)率、能量輸入以及可能出現(xiàn)的熱效應(yīng)。

因此，不能只根據(jù)一個(gè)公式判斷整個(gè)體系是否等效。

四、體積變化還可能改變細(xì)胞實(shí)際濃度

實(shí)驗(yàn)中還有一個(gè)更加常見的問題。

假設(shè)細(xì)胞總數(shù)保持不變，而反應(yīng)體積從100 μL提高到200 μL，那么單位體積中的細(xì)胞數(shù)量就會(huì)下降。

反過來，如果體積減小，細(xì)胞濃度則會(huì)上升。

因此有時(shí)候看起來只是調(diào)整了液體體積，實(shí)際上同時(shí)改變了細(xì)胞濃度。

如果遞送物總量保持不變，那么遞送物在體系中的濃度也會(huì)隨之發(fā)生變化。

這樣一來，一次體積調(diào)整可能同時(shí)改變多個(gè)條件。

如果后續(xù)結(jié)果出現(xiàn)差異，就很難簡(jiǎn)單歸因于某一個(gè)參數(shù)。

五、擴(kuò)大體系時(shí)不要只按照比例增加樣品

當(dāng)實(shí)驗(yàn)從小規(guī)模向更大規(guī)模調(diào)整時(shí)，最容易出現(xiàn)“所有東西乘以二"的做法。

例如細(xì)胞數(shù)量增加一倍、緩沖液增加一倍、遞送物增加一倍，然后仍然使用原來的電轉(zhuǎn)條件。

這種方法在一些情況下可能可以工作，但并不能認(rèn)為一定能夠得到相同的結(jié)果。

更可靠的方法是先確認(rèn)設(shè)備和耗材支持的推薦工作體積，再在可控范圍內(nèi)做小規(guī)模驗(yàn)證。

特別是從一種電轉(zhuǎn)杯規(guī)格切換到另一種規(guī)格時(shí)，更不能只進(jìn)行簡(jiǎn)單比例放大。

六、實(shí)驗(yàn)記錄中應(yīng)該明確寫出反應(yīng)體積

如果實(shí)驗(yàn)正在建立標(biāo)準(zhǔn)流程，建議把反應(yīng)體積和以下數(shù)據(jù)一起固定記錄：

電轉(zhuǎn)杯規(guī)格、細(xì)胞數(shù)量、樣品總體積、遞送物用量以及脈沖設(shè)置。

這樣后續(xù)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)差異時(shí)，可以快速確認(rèn)是不是體系規(guī)模發(fā)生了變化。

很多所謂“同樣參數(shù)結(jié)果卻不一樣"的問題，最終并不一定來自儀器本身，而是實(shí)驗(yàn)記錄遺漏了某個(gè)看似不起眼的條件。

結(jié)語(yǔ)

電轉(zhuǎn)反應(yīng)體積并不是單純的液體多少問題。

體積變化可能同時(shí)影響體系負(fù)載、細(xì)胞濃度、遞送物濃度以及整個(gè)放電環(huán)境。

因此，當(dāng)樣品體積發(fā)生較大調(diào)整時(shí)，不建議默認(rèn)原來的實(shí)驗(yàn)條件一定可以照搬。

將反應(yīng)體積作為一個(gè)正式實(shí)驗(yàn)變量記錄下來，并在體系放大或縮小時(shí)重新驗(yàn)證，能夠明顯減少因?yàn)椤半[性條件變化"造成的結(jié)果波動(dòng)。