在膜片鉗技術(shù)的發(fā)展過程中主要形成了五種記錄模式,即細胞貼附模式(cell-attachedmode或loose-seal-cellattached mode)、膜內(nèi)面向外模式(inside-out mode)、膜外面向外模式(outside-out mode)、常規(guī)全細胞模式(conventional whole-cell mode)和穿孔膜片模式(perforated patch mode)。a.亞細胞水平:細胞貼附模式,可記錄通過電極下膜片中通道蛋白的離子電流(紅色虛線箭頭)。在全細胞膜片鉗中,膜片破裂,因此可以記錄全細胞的宏觀電流,它表示整個細胞的總和電流(藍色虛線箭頭)。b.細胞水平:來自神經(jīng)元不同部分的全細胞同步記錄可確定信號傳遞的方向。c.神經(jīng)元網(wǎng)絡水平:全細胞記錄可以在一個連接神經(jīng)元的小網(wǎng)絡中進行。d.活物水平:可以在執(zhí)行任務或自由走動的動物大腦中進行全細胞記錄。膜片鉗技術(shù)是用玻璃微電極吸管把只含1-3個離子通道、面積為幾個平方微米的細胞膜通過負壓吸引封接起來。德國多通道膜片鉗細胞功能特性
1980年,Sigworth、Hamill、Neher等在記錄電極內(nèi)施加負壓吸引,得到了10~100GΩ的高阻封接(gigaseal),降低記錄噪聲,實現(xiàn)了單根電極既鉗制膜電位又記錄單通道電流。獲1991年Nobel獎。1955年,Hodgkin和Keens應用電壓鉗(Voltageclap)在研究神經(jīng)軸突膜對鉀離子通透性時發(fā)現(xiàn)放射性鉀跨軸突膜的運動很像是通過許多狹窄空洞的運動,并提出了"通道"的概念。1963年,描述電壓門控動力學的Hodgkin-Hx上模型(簡稱H-H模型)榮獲譜貝爾醫(yī)學/生理學獎。1976年,Neher和Sakmann建立膜片鉗(Patchclamp)按術(shù)。1983年10月,《Single-ChannelRecording》一書問世,奠定了膜片鉗技術(shù)的里程碑。1991年,Neher和Sakmann的膜片鋪技術(shù)榮獲諾貝爾醫(yī)學/生理學獎。德國單電極膜片鉗系統(tǒng)典型的單通道電流呈一種振幅相同而持續(xù)時間不等的脈沖樣變化。
電壓鉗技術(shù),是20世紀初由Cole發(fā)明,Hodgkin和Huxley完善,其設計的主要目的是為了證明動作電位的產(chǎn)生機制,即動作電位的峰電位是由于膜對鈉的通透性發(fā)生了一過性的增大過程。但當時沒有直接測定膜通透性的方法,于是就用膜對某種離子的電導來**該種離子的通透性,膜電導測定的依據(jù)是電學中的歐姆定律,如膜的Na電導GNa與電化學驅(qū)動力(Em-ENa)和膜電流INa的關(guān)系GNa=INa/(Em-ENa).因此可通過測量膜電流,再利用歐姆定律來計算膜電導,但是,利用膜電流來計算膜電導時,記錄膜電流期間的膜電位必須保持不變,否則膜電流的變化就不能**膜電導的變化。這一條件是利用電壓鉗技術(shù)實現(xiàn)的。下張幻燈中的右邊兩張圖是Hodgkin和Huxley在半個世紀以前利用電壓鉗記錄的搶烏賊的動作電位和動作電位過程中的膜電流的變化圖,他們的實驗***證明參與動作電位的離子流由Na,k,漏(Cl)三種成分組成。并對這些離子流進行了定量分析。這一技術(shù)對闡明動作電位的本質(zhì)和離子通道的的研究做出了極大的貢獻。滔博生物TOP-Bright專注基于多種離子通道靶點的化合物體外篩選,服務于全球藥企的膜片鉗公司,快速獲得實驗結(jié)果,專業(yè)團隊,7*34小時隨時人工在線咨詢.
鈣成像技術(shù)被廣泛應用于實時監(jiān)測神經(jīng)元、心肌以及多種細胞胞內(nèi)鈣離子的變化,從而檢測神經(jīng)元、心肌的活動情況。這些技術(shù)是人們觀測神經(jīng)以及多種細胞活動為直接的手段,現(xiàn)已發(fā)展為生命科學研究的熱點,也是國家自然科學基金等鼓勵申報的重要領(lǐng)域。光遺傳學調(diào)控技術(shù)是近幾年正在迅速發(fā)展的一項整合了光學、基因操作技術(shù)、電生理等多學科交叉的生物技術(shù)。NatureMethods雜志將此技術(shù)評為"Methodoftheyear2010"[19];美國麻省理工學院科技評述(MITTechnologyReview,2010)在其總結(jié)性文章"Theyearinbiomedicine"中指出:光遺傳學調(diào)控技術(shù)現(xiàn)已經(jīng)迅速成為生命科學,特別是神經(jīng)和心臟研究領(lǐng)域中熱門的研究方向之一。目前這一技術(shù)正在被全球幾百家從事心臟學、神經(jīng)科學和神經(jīng)工程研究的實驗室使用,幫助科學家們深入理解大腦的功能,進而為深刻認識神經(jīng)、精神疾病、心血管疾病的發(fā)病機理并研發(fā)針對疾病干預和的新技術(shù)。膜片鉗技術(shù),助您洞悉生命科學的微觀世界!
膜片鉗技術(shù)∶從一小片(約幾平方微米)膜獲取電子學方面信息的技術(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,從而了解離子運輸、信號傳遞等信息?;驹恚豪秘摲答侂娮泳€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(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),是施加負壓將玻璃微電極的前列(開口直徑約1μm)與細胞膜緊密接觸,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,它還具有良好的機械穩(wěn)定性和化學絕緣性。而小片膜的孤立使對單個離子通道進行研究成為可能。 國內(nèi)外質(zhì)優(yōu)膜片鉗機構(gòu),滔博生物,7*24小時隨時人工在線咨詢.德國單電極膜片鉗系統(tǒng)
膜片鉗技術(shù)原理膜片鉗技術(shù)是用玻璃微電極接觸細胞,形成吉歐姆(GΩ)阻抗。德國多通道膜片鉗細胞功能特性
膜片鉗技術(shù)的建立1.拋光及填充好玻璃管微電極,并將它固定在電極夾持器中。2.通過一個與電極夾持器連接的導管給微電極內(nèi)一個壓力,一直到電極浸入記錄槽溶液中。3.當電極浸沒在溶液中時給電極一個測定脈沖(命令電壓,如5-10ms,10mV)讀出電流,按照歐姆定律計算電阻。4.通過膜片鉗放大器的控制鍵將微電極前列的連接電位(junctionpotentials)調(diào)至零位,這種電位差是由于電極內(nèi)填充溶液與浸浴液不同離子成分的遷移造成的。5.用微操縱器將微電極前列在直視下靠近要記錄的細胞表面,并觀察電流的變化,直至阻抗達到1GΩ以上形成"干兆封接"6.調(diào)整靜息膜電位到期望的鉗位電壓的水平,使放大器從"搜尋"轉(zhuǎn)到"電壓鉗"時細胞不至于鉗位到零。德國多通道膜片鉗細胞功能特性