实验溶液浸溶细胞溶液和微电极玻璃管内的填充液成分对全细胞膜片钳记录也是很重要的内容,这关系到封接的容易程度、细胞存活状态及膜电位的状态等。在实验记录过程中,尤其是神经生物学实验,需要迅速更换细胞浸溶液浓度以免受体敏感性降低(desensitization)或需要模拟快速突触反应的寿命。原则上细胞的浸溶液成分或玻璃管内填充液成分应该与细胞外或细胞内间质的成分相似,实际研究中,为了探讨某些通道或电位特性,对这些实验溶液的成分或浓度会作必要调整,没有哪种溶液是理想的。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。德国双电极膜片钳解决方案
膜片钳技术实现了小片膜的孤立和高阻封接的形成,由于高阻封接使背景噪声水平降低,相对地增宽了记录频带范围,提高了分辨率。另外,它还具有良好的机械稳定性和化学绝缘性。而小片膜的孤立使对单个离子通道进行研究成为可能。单通道电流1.典型的单通道电流呈一种振幅相同而持续时间不等的脉冲样变化。他有两个电导水平,即O和1,分别对应通道的关闭和开效状态。2.有的矩形脉冲簇状发放时,通道电流不在同一水平,可以明显观察到不同数目离子通道所形成的电流台阶,从而可推断出被测膜片的通道数目。3.有的通道可记录到圆滑型和方波形两种形式。4.有些通道开放活动是持续开放,中间被闪动样的关闭所中断,形成burst开放。有些通道开放活动是簇状开放与短期平静交替出现,形成簇状发放串(Cluster)芬兰全自动膜片钳电生理技术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。
电压钳的原理∶用两根前列直径0.5um的电极插入细胞内,一根电极用作记录电极以记录跨膜电位,用另一根电极作为电流注入电极,以固定膜电位。从而实现固定膜电位的同时记录膜电流。电位记录电极引导的膜电位(Vm)输入电压钳放大器的负输入端,而人为控制的指令电位(Vc)输入正输入端,放大器的正负输入端子等电位,向正输入端子施加指令电位(Vc)时,经过短路负端子可使膜片等电较,即Vm=Vc,从而达到电位钳制的目的,并可维持一定的时间。Vc的不同变化将导致Vm的变化,从而引起细胞膜上电压依赖性离子通道的开放,通道开放引起的离子流反过来又引起Vm的变化,致使Vm≠Vc,Vc与Vm的任何差值都会导致放大器有电压输出,将相反极性的电流注入细胞,以使Vc=Vm,注入电流的大小与跨膜离子流相等,但方向相反。因而注入的电流被认为是标本兴奋时的跨膜电流值(通道电流)。
过去认为,膜片钳只能在培养细胞或酶解的细胞上进行,这样得到的细胞膜表面比较光滑,才能够形成高阻封接,但缺点是组织的正常三维结构被破坏,并且对神经中枢内突触特有的传递机能的研究无法展开。于是,一些学者建立了组织切片膜片钳技术(Slicepatch),就能在哺乳动物脑片制备上做全细胞记录。1992年,在脑片膜片钳技术上,美国Ferster实验室报道在在体猫的视皮层用膜片钳全细胞记录研究了视刺激诱发的兴奋性和***性突触后电位相互影响及节律性膜电位的变化规律。1993年,德国的Dodt和Sakmann合作,利用红外电视显微镜监视,使得膜片钳记录不但能够在神经元胞体及其树突上进行,而且可同时在这两个不同的部位作膜片钳记录。离子和离子通道是细胞兴奋的基础,亦即产生生物电信号的基础,生物电信号通常用电学或电子学方法进行测量。
1937年,Hodgkin和Huxley在乌贼巨大神经轴突细胞内实现细胞内电记录,获1963年Nobel奖1946年,凌宁和Gerard创造拉制出前列直径小于1μm的玻璃微电极,并记录了骨骼肌的电活动。玻璃微电极的应用使的电生理研究进行了重命性的变化。Voltageclamp(电压钳技术)由Cole和Marmont发明,并很快由Hodgkin和Huxley完善,真正开始了定量研究,建立了H一H模型(膜离子学说),是近代兴奋学说的基石。1948年,Katz利用细胞内微电极技术记录到了终板电位;1969年,又证实N—M接触后的Ach以"量子式"释放,获1976年Nobel奖。1976年,德国的Neher和Sakmann发明PatchClamp(膜片钳)。并在蛙横纹肌终板部位记录到乙酰胆碱引起的通道电流。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。芬兰全自动膜片钳电生理技术
神经递质的释放、腺体的分泌、肌肉的运动、学习和记忆。德国双电极膜片钳解决方案
这一设计模式似乎几十年都没有改变过,作为一个有着近20年膜片钳经验的科研工作者,记得自己进入实验室次看到的放大器就差不多是这样,也不觉得还会有什么变化。直到笔者在19年访问欧洲的一个同样做电生理的实验室的时候,发现了这样一款独特的放大器,让笔者眼前一亮,这款放大器从前置放大器出来的线竟然就直接连接在了电脑上,当笔者问他们放大器和数模呢?他们说,你看到的就是全部了,所以的部件都包含在了这个前置放大器中。德国双电极膜片钳解决方案