資料分析:一般電學性質(zhì)∶通過I/V關(guān)系計算得到單通道電導,觀察通道有無整流。通過離子選擇性、翻轉(zhuǎn)電位或其它通道的條件初步確定通道類型。通道動力學分析∶開放時間、開放概率、關(guān)閉時間、通道的時間依賴性失活、開放與關(guān)閉類型(簇狀猝發(fā),Burst)樣開放與閃動樣短暫關(guān)閉(flickering),化學門控性通道的開、關(guān)速率常數(shù)等數(shù)據(jù)。藥理學研究∶研究的藥物,阻斷劑、激動劑或其它調(diào)制因素對通道活動的影響情況。綜合分析得出結(jié)淪。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(chǎn)生了膜片鉗技術(shù)。美國高通量全自動膜片鉗電流鉗制
ePatch雖然設備非常小巧,但功能完備,傳統(tǒng)膜片鉗設備能做的實驗,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償,C-fast-C-slow-R-series-P/N補償,Bridgebalance補償?shù)裙δ堋?梢宰鋈毎涗浺部梢宰鰡瓮ǖ烙涗?,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進行分析,可以說對于使用過AXON設備的膜片鉗工作者來說,上手毫無難度。日本膜片鉗產(chǎn)品介紹膜片鉗技術(shù)實現(xiàn)了小片膜的孤立和高阻封接的形成,增寬了記錄頻帶范圍,提高了分辨率。
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。
高阻密封技術(shù)還***降低了電流記錄的背景噪聲,從而大幅提高了時間、空間和電流分辨率,如10μs的時間分辨率、1平方微米的空間分辨率和10-12年的電流分辨率。影響電流記錄分辨率的背景噪聲不僅來自膜片鉗放大器本身,還來自信號源的熱噪聲。信號源就像一個簡單的電阻,其熱噪聲為σn=4Kt△f/R其中σn為電流均方差的平方根,k為玻爾茲曼常數(shù),t為溫度,△f為測量帶寬,R為電阻值??梢钥闯?,為了獲得低噪聲電流記錄,信號源的內(nèi)阻必須非常高。如果在1kHz帶寬、10%精度的條件下記錄1pA的電流,信號源的內(nèi)阻應該大于2gω。電壓鉗技術(shù)只能測量內(nèi)阻為100kω~50mω的大電池的電流,常規(guī)技術(shù)和制備無法達到所需的分辨率。膜片鉗的設計使得夾持力均勻,不會損壞薄片材料。
不同的全自動膜片鉗技術(shù)所采用的原理如PopulationPatchClamp技術(shù)∶同SealChip技術(shù)一樣,完全摒齊了玻璃電極,而是采用PatchPlate平面電極芯片。該芯片含有多個小室,每個小室中含有很多1-2μm的封接孔。在記錄時,每個小室中封接成功的細胞|數(shù)目較多,獲得的記錄是這些細胞通道電流的平均值。因此,不同小室其通道電流的一致性非常好,變異系數(shù)很小。美國Axon(MDS)公司采用這一技術(shù)研發(fā)出了全自動高通量的lonWorksQuattro系統(tǒng),成為藥物初期篩選的金標準離子和離子通道是細胞興奮的基礎,亦即產(chǎn)生生物電信號的基礎,生物電信號通常用電學或電子學方法進行測量。日本膜片鉗產(chǎn)品介紹
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膜片鉗的應用范圍:1.單離子通道(如鈉、鉀)的功能研究;2.心肌細胞離子通道研究(尤其與藥物作用相關(guān)的);3.常規(guī)與病理的離子通道作用機制研究;4.單細胞的形態(tài)與功能關(guān)系的研究;5.心血管藥理學的研究;6.腦片膜片鉗(證實了腦組織在體外也能存活并保持很好的活性狀態(tài),能使對腦細胞的研究更接近生理狀態(tài)下的情況,可檢驗不同腦區(qū)間的神經(jīng)通路與功能鏈接);7.神經(jīng)環(huán)路的研究(光遺傳或化學遺傳病毒載體表達的驗證);8.神經(jīng)突觸可塑性的研究。美國高通量全自動膜片鉗電流鉗制