膜片钳基本参数
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膜片钳企业商机

1976年德国马普生物物理化学研究所Neher和Sakmann在青蛙肌细胞上用双电极钳制膜电位的同时,记录到ACh的单通道离子电流,从而产生了膜片钳技术。1980年Sigworth等在记录电极内施加5-50cmH2O的负压吸引,得到10-100GΩ的高阻封接(Giga-seal),明显降低了记录时的噪声实现了单根电极既钳制膜片电位又记录单通道电流的突破。1981年Hamill和Neher等对该技术进行了改进,引进了膜片游离技术和全细胞记录技术,从而使该技术更趋完善,具有1pA的电流灵敏度、1μm的空间分辨率和10μs的时间分辨率。1983年10月,《Single-ChannelRecording》一书问世,奠定了膜片钳技术的里程碑。Sakmann和Neher也因其杰出的工作和突出贡献,荣获1991年诺贝尔医学和生理学奖。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。进口全自动膜片钳参数

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Flip-Tip翻转技术、将一定密度的细胞悬液灌注在玻璃电极中,下降到电极前列的单个细胞通过在电极外施加负压可以与玻璃电极前列形成稳定的高阻封接,打破露在玻璃电极前列开口外的细胞膜就形成了全细胞记录模式。德国Flyion公司的Flyscreen8500系统采用的就是这一技术,其通量比较高为6,即一次可同时记录6个细胞。它的***特点是∶(1)仍然采用玻璃毛坯作为电极(2)药物施加微量、快速。SealChip技术;完全摒弃了玻璃电极,而是采用SealChip平面电极芯片一定密度的细胞悬液灌注在芯片上面,随机下降到芯片上约1-2μm的孔上并在自动负压的吸引下形成高阻封接,打破孔下面的细胞膜形成全细胞记录模式。采用这一技术的美国Axon(MDS)公司的PatchXpress7000A系统是高通量全自动膜片钳技术的典范,是离子通道药物研发的**性工具,在国外实验室和制药厂***用于hERG通道药理学的研究。其通量比较高为16,即一次可同时记录16个细胞同时,其药物施加微量、快速,不仅用于药物筛选,还大量用于离子通道的基础研究。进口脑片膜片钳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。

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膜片钳技术是神经科学领域非常重要的一项技术,1976年由国马普生物物理研究所Neher和Sakmann发明,从而在活细胞上记录到单个离子通道的电流。近半个世纪来,膜片钳技术已经成为神经科学领域较常用也是较实用的技术之一,具有极大的精确性和灵活性,能够揭示离子通道,单细胞突触反应,及神经环路连接等多层次的电生理特性。做过膜片钳的人都知道,膜片钳的信号采集设备一般由前置放大器,放大器,模数/数模转换器等构成,神经元电信号先通过前置放大器(headstage)初步放大,后传输入放大器进一步放大,再传入模数转换器转化为数字信号,后被计算机采集。下图显示的是我们较常使用的AXON和HEKA膜片钳的一个信号传输路径。

全细胞膜片钳记录(whole-cellpatch-clamprecording)是应用*早,也是*广的钳位技术,它相当于连续的单电极电压钳位记录,也就是说全细胞记录类似于传统的细胞内记录,但它具有更大的优越性,如高分辨率、低噪声、极好的稳定性以及能控制细胞内的成分等。全细胞记录技采测定的是一个细胞内全部**通道的电流,记录过程中电极的溶液取代了原细胞质的成分。虽然膜片钳记录技术与*初的单电极电压钳位相比进步了很多,尤其在单离子通道钳位记录方面,细胞或脑片的组织选择及实验溶液的制备仍然是很重要的步骤。由于膜片钳检测的是PA级的微电流信号,因此需要特殊的放大器及模数转换器。

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1976年德国马普生物物理化学研究所Neher和Sakmann在青蛙肌细胞上记录记录到AChjihuo的单通道离子电流1980年Sigworth等用负压吸引,得到10-100GΩ的高阻封接(Giga-sea1),降低了记录时的噪声1981年Hamill和Neher等引进了膜片游离技术和全细胞记录技术1983年10月,《Single-ChannelRecording》一书问世,奠定了膜片钳技术的里程碑。膜片钳技术原理膜片钳技术是用玻璃微电极接触细胞,形成吉欧姆(GΩ)阻抗,使得与电极前列开口处相接的细胞膜的膜片与周围在电学上绝缘,在此基础上固定电位,对此膜片上的离子通道的离子电流(pA级)进行监测记录的方法。全自动膜片钳技术采用的标本必须是悬浮细胞,像脑片这类标本无法采用。芬兰全细胞膜片钳脑片

膜片钳记录技术与较早的单电极电压钳位相比进步了很多,尤其在单离子通道钳位记录方面。进口全自动膜片钳参数

离子选择性(selectivity)(大小和电荷)∶某一种离子只能通过与其相应的通道跨膜扩散(安静∶K>Na100倍、兴奋;Na>K10-20倍);各离子通道在不同状态下,对相应离子的通透性不同。门控特性(Gating)∶失活状态不仅是通道处于关闭状态,而且只有在经过一个额外刺激使通道从失活关闭状态进入静息关闭状态后,通道才能再度接受外界刺激而***开放。离子通道的功能(FunctionoflonChannels)1.产生细胞生物电现象,与细胞兴奋性相关。2.神经递质的释放、腺体的分泌、肌肉的运动、学习和记忆3.维持细胞正常形态和功能完整性膜离子通道的基因变异及功能障碍与许多疾病有关,某些先天性与后天获得性疾病是离子通道基因缺陷与功能改变的结果,称为离子通道病(ionchannelpathies)。进口全自动膜片钳参数

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膜片钳又称单通道电流记录技术,用特制的玻璃微吸管吸附于细胞表面,使之形成10~100的密封(giga-seal),又称巨阻封接,被孤立的小膜片面积为μm量级,内中*有少数离子通道。然后对该膜片实行电压钳位,可测量单个离子通道开放产生的pA(10的负12次方安培)量级的电流,这种通道开放是一种随机过程。通过观测单个通道开放和关闭的电流变化,可直接得到各种离子通道开放的电流幅值分布、开放几率、开放寿命分布等功能参量,并分析它们与膜电位、离子浓度等之间的关系。还可把吸管吸附的膜片从细胞膜上分离出来,以膜的外侧向外或膜的内侧向外等方式进行实验研究。这种技术对小细胞的电压钳位、改变膜内外溶液成分以及施加药物都很方便。 1976年德国马普生物物理化学研究所Neher和Sakmann***在青蛙肌细胞上用双电极钳制膜电位的同时,记录到ACh***的单通道离子电流,从而产生了膜片钳技术。
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