膜片钳基本参数
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膜片钳企业商机

在大多数膜片钳实验,要求所有实验仪器及设备均具有良好的机械稳定性,以使微电极与细胞膜之间的相对运动尽可能小。防震工作台放置倒置显微镜和与之固定连接的微操纵器,其他设备置于台外。屏蔽罩由铜丝网制成,接地以防止周围环境的杂散电场对膜片钳放大器的探头电路的干扰。仪器设备架要靠近工作台,便于测量仪器与光学仪器配接。倒置显微镜是膜片钳实验系统的主要光学部件,它不仅具有较好的视觉效果,便于将玻璃电极与细胞的顶部接触,而且是借助移动物镜来实现聚焦,具有较好的机械稳定性。视频监视器主要是用来监视实验过程中的操作,特别是能将封接参数(如封接阻抗)与细胞的形态对应,以实现良好的封接。膜片钳技术实现了小片膜的孤立和高阻封接的形成。美国可升级膜片钳脑片

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电压钳的缺点∶电压钳技术目前主要用于巨火细胞的全细胞电流研究,特别在分子克隆的卵母细胞表达电流的鉴定中发挥其它技术不能替代的作用。但也有其致命的弱点1、微电极需刺破细胞膜进入细胞,以致造成细胞浆流失,破坏了细胞生理功能的完整性;2、不能测定单一通道电流。因为电压钳制的膜面积很大,包含着大量随机开放和关闭着的通道,而且背景噪音大,往往掩盖了单一通道的电流。3、对体积小的细胞(如哺乳类***元,直径在10-30μm之间)进行电压钳实验,技术上有更大的困难。由于电极需插入细胞,不得不将微电极的前列做得很细,如此细的前列致使电极阻抗很大,常常是60~-8OMΩ或120~150MΩ(取决于不同的充灌液)。这样大的电极阻抗不利于作细胞内电流钳或电压钳记录时在短时间(0.1μs)内向细胞内注入电流,达到钳制膜电压或膜电流之目的。再者,在小细胞上插入的两根电极可产生电容而降低测量电压电极的反应能力。芬兰单通道膜片钳离子电流而由通道蛋白介导的膜电导构成了膜反应的主动成分,它的电流电压关系是非线性的。

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在心血管药理研究中的应用,随着膜片钳技术在心血管方面的广泛应用,对血管疾病和药物作用的认识不仅得到了不断更新,而且在其病因学与药理学方面还形成了许多新的观点。正如诺贝尔基金会在颁奖时所说:“Neher和Sadmann的贡献有利于了解不同疾病机理,为研制新的更为的药物开辟了道路”。创新药物研究与高通量筛选,目前在离子通道高通量筛选中主要是进行样品量大、筛选速度占优势、信息量要求不太高的初级筛选。近几年,分别形成了以膜片钳和荧光探针为基础的两大主流技术市场。将电生理研究信息量大、灵敏度高等特点与自动化、微量化技术相结合,产生了自动化膜片钳等一些新技术。

膜片钳技术原理:膜片钳技术是用玻璃微电极吸管把只含1-3个离子通道、面积为几个平方微米的细胞膜通过负压吸引封接起来(见右图),由于电极前列与细胞膜的高阻封接,在电极前列笼罩下的那片膜事实上与膜的其他部分从电学上隔离,因此,此片膜内开放所产生的电流流进玻璃吸管,用一个极为敏感的电流监视器(膜片钳放大器)测量此电流强度,就单一离子通道电流膜片钳技术的建立,对生物学科学特别是神经科学是一资有重大意义的变革。这是一种以记录通过离子通道的离子电流来反映细胞膜单一的(或多个的离子通道分子活动的技术。些技术的出现自然将细胞水平和分子水平的生理学研究联系在一起,同时又将神经科学的不同分野必然地融汇在一起,改变了既往各个分野互不联系、互不渗透,阻碍人们较全认识能力的弊端。这一技术的发现和基因克隆技术并架齐驱,给生命科学研究带来了巨大的前进动力。电压钳技术的主要在于将膜电位固定在指令电压的水平,这样才能研究在给定膜电位下膜电流随时间的变化关系。

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膜片钳放大器的工作模式;(1)电压钳模式∶在钳制细胞膜电位的基础上改变膜电位,记录离子通道电流的变化,记录的是诸如通道电流;EPSC;IPSC等电流信号。是膜片钳的基本工作模式.(2)屯流钳素向细胞内注入刺激电流,记录膜电位对刺激电流的反应。记录的是诸如动作电位,EPSP;IPSP等电压信号。膜片钳技术实现膜电位固定的关键是在玻璃微电极前列边缘与细胞膜之间形成高阻(10GΩ )密封,使电极前列开口处相接的细胞膜片与周围环境在电学上隔离,并通过外加命令电压钳制膜电位。全细胞膜片钳记录是应用较早,也是普遍的钳位技术。日本多通道膜片钳电压钳制

了解离子通道的功能以及结构的关系对于从分子水平深入探讨某些疾病措施等均具有十分重要的理论和实际意义。美国可升级膜片钳脑片

对电极持续施加一个1mV、10~50 ms的阶跃脉冲刺激,电极入水后电阻约4~6MΩ,此时在计算机屏幕显示框中可看到测试脉冲产生的电流波形。开始时增益不宜设得太高,一般可在1~5mV/pA,以免放大器饱和。由于细胞外液与电极内液之间离子成分的差异造成了液结电位,故一般电极刚入水时测试波形基线并不在零线上,须首先将保持电压设置为0mV,并调节“电极失调控制“使电极直流电流接近于零。用微操纵器使电极靠近细胞,当电极前列与细胞膜接触时封接电阻指示Rm会有所上升,将电极稍向下压,Rm指示会进一步上升。通过细塑料管向电极内稍加负压,细胞膜特性良好时,Rm一般会在1min内快速上升,直至形成GΩ级的高阻抗封接。一般当Rm达到100MΩ左右时,电极前列施加轻微负电压(-30~-10mV)有助于GΩ封接的形成。此时的现象是电流波形再次变得平坦,使电极超极化由-40到-90mV,有助于加速形成封接。为证实GΩ封接的形成,可以增加放大器的增益,从而可以观察到除脉冲电压的首尾两端出现电容性脉冲前列电流之外,电流波形仍呈平坦状。美国可升级膜片钳脑片

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