離子通道的近代觀念源于Hodgkin、Huxley、Katz等人在20世紀(jì)30—50年代的開創(chuàng)性研究。在1902年,Bernstein創(chuàng)造性地將Nernst的理論應(yīng)用到生物膜上,提出了“膜學(xué)說”。他認(rèn)為在靜息狀態(tài)下,細(xì)胞膜只對鉀離子具有通透性;而當(dāng)細(xì)胞興奮的瞬間,膜的破裂使其喪失了選擇通透性,所有的離子都可以自由通過。Cole等人在1939年進(jìn)行的高頻交變電流測量實驗表明,當(dāng)動作電位被觸發(fā)時,雖然細(xì)胞的膜電導(dǎo)大為增加,但膜電容卻只略有下降,這個事實表明膜學(xué)說所宣稱的膜破裂的觀點(diǎn)是不可靠的。1949年Cole在玻璃微電極技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)明了電壓鉗位(voltageclamptechnique)技術(shù)滔博生物TOP-Bright專注基于多種離子通道靶點(diǎn)的化合物體外篩選,服務(wù)于全球藥企的膜片鉗公司,快速獲得實驗結(jié)果,專業(yè)團(tuán)隊,7*59小時隨時人工在線咨詢.膜片鉗通常由兩個平行的、彎曲的鉗臂組成,鉗臂的末端有一對夾持墊,可以夾住薄片材料。美國雙電極膜片鉗解決方案
膜片鉗技術(shù)∶從一小片(約幾平方微米)膜獲取電子學(xué)方面信息的技術(shù),即保持跨膜電壓恒定——電壓鉗位,從而測量通過膜離子電流大小的技術(shù)。通過研究離子通道的離子流,從而了解離子運(yùn)輸、信號傳遞等信息。基本原理:利用負(fù)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(xì)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(tài)或靜態(tài)觀察,從而研究其功能。研究離子通道的一種電生理技術(shù),是施加負(fù)壓將玻璃微電極的前列(開口直徑約1μm)與細(xì)胞膜緊密接觸,形成高阻抗封接,可以精確記錄離子通道微小電流。能制備成細(xì)胞貼附、內(nèi)面朝外和外面朝內(nèi)三種單通道記錄方式,以及另一種記錄多通道的全細(xì)胞方式。膜片鉗技術(shù)實現(xiàn)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聲水平**降低,相對地增寬了記錄頻帶范圍,提高了分辨率。另外,它還具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性和化學(xué)絕緣性。而小片膜的孤立使對單個離子通道進(jìn)行研究成為可能。滔博生物TOP-Bright專注基于多種離子通道靶點(diǎn)的化合物體外篩選,服務(wù)于全球藥企的膜片鉗公司,快速獲得實驗結(jié)果,專業(yè)團(tuán)隊,7*35小時隨時人工在線咨詢.日本單通道膜片鉗技術(shù)膜電導(dǎo)測定的依據(jù)是電學(xué)中的歐姆定律。
對電極持續(xù)施加一個1mV、10~50ms的階躍脈沖刺激,電極入水后電阻約4~6MΩ,此時在計算機(jī)屏幕顯示框中可看到測試脈沖產(chǎn)生的電流波形。開始時增益不宜設(shè)得太高,一般可在1~5mV/pA,以免放大器飽和。由于細(xì)胞外液與電極內(nèi)液之間離子成分的差異造成了液結(jié)電位,故一般電極剛?cè)胨畷r測試波形基線并不在零線上,須首先將保持電壓設(shè)置為0mV,并調(diào)節(jié)“電極失調(diào)控制“使電極直流電流接近于零。用微操縱器使電極靠近細(xì)胞,當(dāng)電極前列與細(xì)胞膜接觸時封接電阻指示Rm會有所上升,將電極稍向下壓,Rm指示會進(jìn)一步上升。通過細(xì)塑料管向電極內(nèi)稍加負(fù)壓,細(xì)胞膜特性良好時,Rm一般會在1min內(nèi)快速上升,直至形成GΩ級的高阻抗封接。一般當(dāng)Rm達(dá)到100MΩ左右時,電極前列施加輕微負(fù)電壓(-30~-10mV)有助于GΩ封接的形成。此時的現(xiàn)象是電流波形再次變得平坦,使電極超極化由-40到-90mV,有助于加速形成封接。為證實GΩ封接的形成,可以增加放大器的增益,從而可以觀察到除脈沖電壓的首尾兩端出現(xiàn)電容性脈沖前列電流之外,電流波形仍呈平坦?fàn)?。滔博生物TOP-Bright專注基于多種離子通道靶點(diǎn)的化合物體外篩選,服務(wù)于全球藥企的膜片鉗公司,快速獲得實驗結(jié)果,專業(yè)團(tuán)隊,7*55小時隨時人工在線咨詢.
1937年,Hodgkin和Huxley在烏賊巨大神經(jīng)軸突細(xì)胞內(nèi)實現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)電記錄,獲1963年Nobel獎1946年,凌寧和Gerard創(chuàng)造拉制出前列直徑小于1μm的玻璃微電極,并記錄了骨骼肌的電活動。玻璃微電極的應(yīng)用使的電生理研究進(jìn)行了重命性的變化。Voltageclamp(電壓鉗技術(shù))由Cole和Marmont發(fā)明,并很快由Hodgkin和Huxley完善,真正開始了定量研究,建立了H一H模型(膜離子學(xué)說),是近代興奮學(xué)說的基石。1948年,Katz利用細(xì)胞內(nèi)微電極技術(shù)記錄到了終板電位;1969年,又證實N—M接觸后的Ach以"量子式"釋放,獲1976年Nobel獎。1976年,德國的Neher和Sakmann發(fā)明PatchClamp(膜片鉗)。并在蛙橫紋肌終板部位記錄到乙酰膽堿引起的通道電流。用膜片鉗,輕松掌握細(xì)胞膜離子通道的電生理特性!
ePatch雖然設(shè)備非常小巧,但功能完備,傳統(tǒng)膜片鉗設(shè)備能做的實驗,用ePatch幾乎都能做。具有voltage-clamp,current-clamp,zerocurrent-clamp三種模式,自動電極電壓飄移補(bǔ)償,C-fast-C-slow-R-series-P/N補(bǔ)償,Bridgebalance補(bǔ)償?shù)裙δ???梢宰鋈?xì)胞記錄也可以做單通道記錄,膜片鉗技術(shù)常做的離子通道電流,突觸后電流,動作電位檢測等實驗都能輕松實現(xiàn)。公司還為此開發(fā)了友好的控制和記錄軟件,筆者上手接觸了一下,發(fā)現(xiàn)跟AXON的軟件類似,并且程序編輯更為簡單易用。所記錄到的數(shù)據(jù)可以直接使用Clampfit進(jìn)行分析,可以說對于使用過AXON設(shè)備的膜片鉗工作者來說,上手毫無難度。滔博生物TOP-Bright專注基于多種離子通道靶點(diǎn)的化合物體外篩選,服務(wù)于全球藥企的膜片鉗公司,快速獲得實驗結(jié)果,專業(yè)團(tuán)隊,7*61小時隨時人工在線咨詢.脂質(zhì)層電導(dǎo)很低,由于雙分子層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),形成了細(xì)胞的膜電容,通道蛋白開閉狀況主要決定了膜電導(dǎo)的數(shù)值。芬蘭膜片鉗參數(shù)
膜片鉗技術(shù)已成為研究離子通道的"金標(biāo)準(zhǔn)"。美國雙電極膜片鉗解決方案
早在膜片鉗誕生之前,20世紀(jì)50~60年代,Hodgkin與Hexley便發(fā)現(xiàn)并使用了電壓鉗技術(shù),他們通過雙電極電壓鉗在烏賊軸突上發(fā)現(xiàn)了動作電位的離子機(jī)制,并因此獲得了諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。這也為后來膜片鉗的誕生奠定了基礎(chǔ)。于1976年,德國馬克斯普朗克生物物理化學(xué)研究所的Neher和Sakmann第1次于青蛙的肌細(xì)胞上,用玻璃電極吸下了一小片細(xì)胞膜,記錄導(dǎo)了皮安級的單通道離子電流,從而產(chǎn)生了膜片鉗技術(shù)。1980年,耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院Sigworth等人在記錄電極內(nèi)增加了負(fù)壓吸引,實現(xiàn)了10-100GΩ的高阻抗封接,使得單電極可以同時實現(xiàn)鉗制電位和記錄單通道電流。1991年,Neher與Sakmann因為對膜片鉗技術(shù)的突出貢獻(xiàn)獲得了諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。膜片鉗技術(shù),在人類對生理學(xué)的探究中,無異于一條道路,通往了名為細(xì)胞電生理的國度。膜片鉗技術(shù)也許某一天會被更便捷或更精確的技術(shù)取代,但其至今仍然是離子通道相關(guān)研究中使用蕞廣的技術(shù)。美國雙電極膜片鉗解決方案