生物化学（仪器设备） PCR DNA 凝胶电泳设备 ：获取或自制方案 & DNA样品染料 & 凝胶 & 染料

• DNA 凝胶电泳通过电场分离 DNA 片段大小，需要电泳槽、电源、凝胶托盘、染料和成像系统。

DNA 凝胶电泳

• 凝胶电泳（英语：Gel electrophoresis）或称胶体电泳，是一种用于大分子（如DNA、RNA、蛋白质）以及其碎片的分离、分析技术。该技术被科学工作者用于分离具有不同物理性质（大小、电荷、等电点）的分子。凝胶电泳通常用于分析用途，但也可以作为预处理技术，在进行质谱、聚合酶链式反应、克隆、DNA测序或者免疫印迹等检测之前，进行分子的纯化。
• 它的原理是：带负电荷的 DNA 分子在电场中朝阳极移动，并根据片段大小在凝胶中迁移速度不同，实现分离。

电泳设备组成

组件	是否必要	原因说明	可替代方案
电泳槽（gel tank）	必需	提供凝胶运行空间，容纳缓冲液和电极	自制塑料盒
电泳电源（power supply）	必需	提供恒定电压使 DNA 迁移	可用 9V 电池串联（仅教学演示）
凝胶托盘（tray）	必需	承载凝胶，使其浸泡在缓冲液中，保持平整	可用玻璃片、塑料片代替
梳子（comb）	必需	形成加样孔	可自制，用塑料片/压板打孔
琼脂糖凝胶（agarose gel）	必需	DNA 迁移介质，决定分辨率	无替代（必须使用琼脂糖）
缓冲液（TAE/TBE）	必需	导电 + 稳定 pH，维持 DNA 结构	自配 TAE/TBE（不能用纯水）
样品染料（Loading buffer）	强烈推荐	加重样品下沉 + 显色追踪迁移前沿	也可自配（含甘油+染料）
DNA 染料（EtBr/GelRed）	可选（视用途）	染色观察 DNA，便于成像	可后染，不染时可用紫外吸收检测
紫外成像仪（UV灯）	可选（看染料）	用于检测荧光染料标记的 DNA 条带	蓝光灯 / 蓝光板拍照 / 手持 UV 灯

DNA 凝胶电泳设备获取或自制方案

购买整套电泳系统

选项	推荐品牌/平台	说明
专业电泳仪器	BIO-RAD、Thermo、GelDoc	科研级、价格较高（上千～上万）
教学/科研套装	购物网站购买 DNA电泳仪、电泳仪套装、电泳电源、凝胶成像系统：如 蓝天、金鹏、六一仪器	价格几百～几千，适合实验室或教学用
染料安全版本	使用 GelRed / SYBR Safe，配蓝光检测仪	更安全，无需紫外线伤害

DIY 简易自制电泳设备（适于教学）

• DIY丨凝胶电泳系统（迷你）

• 教学或爱好者，可以用以下材料简易制作电泳设备：

自制部件	材料建议
电泳槽	食品级塑料盒 + 塑料托盘
电源	可调电源或 9V 电池串联（不建议长期使用）
凝胶托盘	切割透明塑料片
梳子	亚克力板或 3D 打印制作
缓冲液	自配 TAE：Tris + Acetate + EDTA
染料	使用 GelGreen 或 GelRed（无毒版本）

• 简易自制电泳设备教程资源汇总表

教程名称	来源（含链接）	简介	特点	适用人群
DIY Gel Electrophoresis Box	Instructables	使用塑料盒、电极线、铝箔等材料制作电泳槽和梳子	附图详解	教学 / DIY 爱好者
迷你凝胶电泳系统 DIY	知乎	利用亚克力板制作小型凝胶系统，自带电极结构	教学级别，细节丰富	大学实验室
Build a Gel Electrophoresis Chamber	University of Utah	提供图纸、尺寸，适用于亚克力板和 Teflon 电极	英文教学文档，附结构尺寸	工科类学生、教师
$25 DIY Gel Box	Hackteria Wiki	极简版，使用塑料容器、文具电极等	成本超低（<$30），适合初学者	学生、科普活动
Homemade Agarose Gel Electrophoresis	Instructables	用家居材料+食品染料代替 DNA 实验教学演示	无需 DNA，安全演示型	中小学教学、家庭教育
DIY Electrophoresis Gel Box 视频	YouTube	实拍简易电泳系统搭建过程，含加样、通电演示	直观，适合跟学	所有人

DNA样品染料

• DNA 溶液通常是水性（如 ddH₂O 或 TE 缓冲液），密度接近水。如果直接将 DNA 溶液加入到电泳凝胶的加样孔中：

  • 很容易悬浮在缓冲液表面
  • 难以下沉进入孔底
  • 可能导致样品溢出、混井、污染其他孔

• DNA样品染料可 使 DNA 样品沉到底部的加样孔中，从而顺利注入凝胶，不会漂浮或溢出。样品染料的密度远高于水，混入后可使 DNA 样品顺利沉入电泳孔底，避免漂浮和跑偏，是电泳成功的关键步骤之一。

• 样品染料中一般含有：

成分	推荐浓度	功能说明
甘油（Glycerol）或蔗糖（Sucrose）	60% (v/v)	增加溶液密度，使样品沉到底部加样孔
溴酚蓝（Bromophenol Blue）	0.25% (w/v)	显色指示迁移前沿，代表约 300 bp
二甲苯青 FF（Xylene cyanol FF） （可选）	0.25% (w/v)	显色指示较大片段，代表约 4–5 kb
EDTA （可选）	1–2 mM	螯合金属离子，抑制核酸酶降解 DNA
Tris-HCl（pH 7.5） （可选）	10 mM	缓冲体系，稳定 pH 环境
ddH₂O	补足至 10 mL 总体积	溶剂

• 按 1:5 或 1:6 混入 DNA 样品中，如：1 µL buffer + 5 µL DNA。 放入 –20℃ 冻存长期保存，4℃可保存数周。

• 如果预算紧张或追求配方可控，可自制 Loading Buffer；如果图方便、安全稳定可在线购买：

产品名	规格	价格参考	描述	备注
索莱宝 DNA Loading Buffer 6×	1 mL / 5 mL	￥20–40	索莱宝 DNA上样缓冲液	国产常用品牌
碧云天 6× DNA Loading Buffer	1 mL / 5 mL	￥15–35	碧云天 loading buffer	教学/科研都常用
TaKaRa Loading Dye	1 mL / 100 次	￥100+	TaKaRa DNA loading buffer	国际品牌，进口
艾克瑞 上样染料 6×	1 mL / 5 mL	￥10–20	Accurate DNA上样液	适合学生教学

凝胶

1. 取 1g 琼脂糖 + 100 mL TAE 缓冲液
2. 加热溶解（微波炉或电炉）
3. 稍冷后加入 DNA 染料，倒入托盘
4. 插入梳子，待凝固后移除即可上样

• 注意安全：如用 EtBr 染料或紫外灯，一定要穿戴防护手套、眼镜。

染料

• GelGreen 是一种安全、灵敏的 DNA 荧光染料，用于在电泳中观察 DNA 条带，推荐用于替代 EtBr。

• 在 DNA 凝胶电泳中，GelGreen 的作用 将 DNA 条带可视化，使其在蓝光或紫外灯下发出绿色荧光，便于观察和拍照：

项目	说明
功能	与 DNA 分子结合（插入 DNA 双链结构中），在电泳后通过光照激发发光
激发波长	500 nm（蓝光）或 302 nm（紫外）
发射波长	530 nm，绿色荧光
使用方法	可在琼脂糖胶制备时加入（预染），或跑完电泳后泡染（后染）
替代品	替代传统染料 EtBr（溴化乙锭）
安全性	非致突变性设计（比 EtBr 更安全）、可直接倒入下水道（环保）
兼容设备	可配合蓝光凝胶成像仪或紫外灯成像仪使用

使用方式

1. 预染法：

在配制琼脂糖凝胶时，每 100 mL 热的 TAE/TBE 凝胶液中加入 5 µL GelGreen。

• 好处：一步完成，无需染胶步骤
• 缺点：略贵，可能有荧光背景（尤其高浓度DNA时）

2. 后染法：

电泳结束后将凝胶放入含 GelGreen 的缓冲液中染色 20–30 分钟。

• 好处：省染料，清晰可控
• 缺点：增加操作时间

⚠️ 注意事项

• 不要直接加 GelGreen 到 DNA 样品中！ 否则迁移可能受影响。
• 使用蓝光灯时避免长时间曝光，可延长染料与 DNA 的稳定性。
• GelGreen 也适用于 RNA 染色（兼容性较好）。

• 故溴化乙錠是一種強的誘變劑，可致癌或致畸。 大學生物實驗經常會使用此染料，操作時必須要佩戴手套並且儘可能的避免任何接觸。 含有溴化乙錠的廢液應當經過處理才能排放
• 你不可不知道實驗室的隱形殺手–溴化乙菲錠(EtBr)
• 各种 EB 替代物凝胶核酸染料的细胞渗透性、安全性及灵敏度的比较 市场上基于 EB 在一些试验如 Ames 测试中表现出来低诱变性，因而认为核 酸染料比 EB 更加安全，许多厂商在他们的商标上都冠以安全的字号。我们 发现这几种染料都能迅速透过细胞并且跟细胞核反应，增加了活细胞或者 DNA 损伤的可能性。GelRed™和 GelGreen™已由各独立实验室证实其无 法进入活细胞, 因此无毒。

结果成像与解读

成像方式	说明
紫外凝胶成像系统	最常见（EtBr 染料需紫外激发）
蓝光凝胶成像仪	更安全（适用于 GelRed、SYBR Safe）
手持紫外灯	教学用，需注意眼部和皮肤防护