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進口雙電極膜片鉗電生理工具

來源: 發布時間:2023-03-20

把膜電位鉗位電壓調到-80--100mV,再用鉗位放大器的控制鍵把全細胞瞬態充電電流調定至零位(EPC-10的控制鍵稱為C-slow和C-series;Axopatch200標為全細胞電容和系列電阻)。寫下細胞的電容值Cc和未補整的系列電阻值Rs,用于消除全細胞瞬態電流,計算鉗位的固定時間(即RsCc),然啟根據歐姆定律從測定脈沖電流的振幅算出細胞的電阻RC。緩慢調節Rs旋鈕注意測定脈沖反應的變化,逐漸增加補整的比例。如果RS補整非常接近振蕩的閾值,RS或Cc的微細變化都會達到震蕩的閾值,產生電壓的振蕩而使細胞受損。因此應當在RS補整水平寫不穩定閾值之間留有10%-20%的余地為安全。準備資料收集和脈沖序列的測定。全自動膜片鉗技術采用的標本必須是懸浮細胞,像腦片這類標本無法采用。進口雙電極膜片鉗電生理工具

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膜片鉗技術發展歷史:1976年德國馬普生物物理化學研究所Neher和Sakmann在青蛙肌細胞上用雙電極鉗制膜電位的同時,記錄到ACh啟動的單通道離子電流,從而產生了膜片鉗技術。1980年Sigworth等在記錄電極內施加5-50cmH2O的負壓吸引,得到10-100GΩ的高阻封接(Giga-seal),明顯降低了記錄時的噪聲實現了單根電極既鉗制膜片電位又記錄單通道電流的突破。1981年Hamill和Neher等對該技術進行了改進,引進了膜片游離技術和全細胞記錄技術,從而使該技術更趨完善,具有1pA的電流靈敏度、1μm的空間分辨率和10μs的時間分辨率。1983年10月,《Single-ChannelRecording》一書問世,奠定了膜片鉗技術的里程碑。Sakmann和Neher也因其杰出的工作和突出貢獻,榮獲1991年諾貝爾醫學和生理學獎。芬蘭單電極膜片鉗單細胞封接(seal)是膜片鉗記錄的關鍵步驟之一。

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膜片鉗技術與其它技術相結合Neher等**將膜片鉗技術與Fura2熒光測鈣技術結合,同時進行如細胞內熒光強度、細胞膜離子通道電流及細胞膜電容等多指標變化的快速交替測定,這樣便可得出同一事件過程中,多種因素各自的變化情況,進而可分析這些變化間的相互關系。Neher將可光解出鈣離子的鈣螯合物引入膜片鉗技術,進而可以定量研究鈣離子濃度與分泌率的關系及比較大分泌率等指標。他又創膜片鉗的膜電容檢測與碳纖電極電化學檢測聯合運用的技術。之后又將光電聯合檢測技術與碳纖電極電化學檢測技術首先結合起來。這種結合既能研究分泌機制,又能鑒別分泌物質,還能互相彌補各單種方法的不足。Eberwine等于1991年首先將膜片鉗技術與RT-PCR技術結合起來運用,可對形態相似而電活動不同的結果作出分子水平的解釋,從此開始了膜片鉗與分子生物學技術相結合的時代∶基因重組技術,膜通道蛋白重建技術。

高阻封接問題的解決不僅改善了電流記錄性能,還隨之出現了研究通道電流的多種膜片鉗方式。根據不同的研究目的,可制成不同的膜片構型。(1)細胞吸附膜片(cell-attachedpatch)將兩次拉制后經加熱拋光的微管電極置于清潔的細胞膜表面上,形成高阻封接,在細胞膜表面隔離出一小片膜,既而通過微管電極對膜片進行電壓鉗制,分辨測量膜電流,稱為細胞貼附膜片。由于不破壞細胞的完整性,這種方式又稱為細胞膜上的膜片記錄。此時跨膜電位由玻管固定電位和細胞電位決定。因此,為測定膜片兩側的電位,需測定細胞膜電位并從該電位減去玻管電位。從膜片的通道活動看,這種形式的膜片是極穩定的,因細胞骨架及有關代謝過程是完整的,所受的干擾小。維持細胞正常形態和功能完整性。

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膜片鉗技術本質上也屬于電壓鉗范疇,兩者的區別關鍵在于:①膜電位固定的方法不同;②電位固定的細胞膜面積不同,進而所研究的離子通道數目不同。電壓鉗技術主要是通過保持細胞跨膜電位不變,并迅速控制其數值,以觀察在不同膜電位條件下膜電流情況。因此只能用來研究整個細胞膜或一大塊細胞膜上所有離子通道活動。目前電壓鉗主要用于巨大細胞的全性能電流的研究,特別在分子克隆的卵母細胞表達電流的鑒定中發揮著其他技術不能替代的作用。該技術的主要缺陷是必須在細胞內插入兩個電極,對細胞損傷很大,在小細胞如元,就難以實現,又因細胞形態復雜,很難保持細胞膜各處生物特性的一致。膜片鉗記錄不但能夠在神經元胞體及其樹突上進行,而且可同時在這兩個不同的部位作膜片鉗記錄。多通道膜片鉗蛋白質分子水平

細胞膜由脂類雙分子層和和蛋白質構成。進口雙電極膜片鉗電生理工具

膜片鉗的基本原理則是利用負反饋電子線路,將微電極前列所吸附的一個至幾個平方微米的細胞膜的電位固定在一定水平上,對通過通道的微小離子電流作動態或靜態觀察,從而研究其功能。膜片鉗技術實現膜電流固定的關鍵步驟是在玻璃微電極前列邊緣與細胞膜之間形成高阻密封,其阻抗數值可達10~100GΩ(此密封電阻是指微電極內與細胞外液之間的電阻)。由于此阻值如此之高,故基本上可看成絕緣,其上之電流可看成零,形成高阻密封的力主要有氫健、范德華力、鹽鍵等。此密封不僅電學上近乎絕緣,在機械上也是較牢固的。又由于玻璃微電極前列管徑很小,其下膜面積只約1μm2,在這么小的面積上離子通道數量很少,一般只有一個或幾個通道,經這一個或幾個通道流出的離子數量相對于整個細胞來講很少,可以忽略,也就是說電極下的離子電流對整個細胞的靜息電位的影響可以忽略,那么,只要保持電極內電位不變,則電極下的一小片細胞膜兩側的電位差就不變,從而實現電位固定。進口雙電極膜片鉗電生理工具

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