膜片鉗是一種用于研究生物膜電生理特性的技術(shù)，它能夠測(cè)量細(xì)胞膜通道和受體的電生理活動(dòng)，以及藥物對(duì)它們的影響。膜片鉗技術(shù)的基本原理是將細(xì)胞膜的電生理活動(dòng)轉(zhuǎn)化為微弱電流信號(hào)，然后通過(guò)放大器和記錄設(shè)備進(jìn)行測(cè)量和記錄。在膜片鉗實(shí)驗(yàn)中，細(xì)胞膜被固定在鉗制電極上，同時(shí)另一個(gè)電極用于刺激或記錄電信號(hào)。通過(guò)這種方式，可以測(cè)量細(xì)胞膜上各種通道和受體的電生理活動(dòng)，例如鈉離子通道、鉀離子通道、氯離子通道、鈣離子通道等。膜片鉗技術(shù)具有高靈敏度和高分辨率的特點(diǎn)，可以檢測(cè)到非常微小的電流變化。此外，它還可以在單細(xì)胞水平上研究電生理活動(dòng)，提供有關(guān)通道和受體功能和調(diào)節(jié)的詳細(xì)信息。因此，膜片鉗技術(shù)被廣泛應(yīng)用于神經(jīng)科學(xué)、心血管藥理學(xué)、藥物篩選等領(lǐng)域?？傊?，膜片鉗技術(shù)是一種強(qiáng)大的工具，用于研究生物膜電生理特性和藥物對(duì)它們的影響。通過(guò)使用膜片鉗技術(shù)，科學(xué)家可以更深入地了解細(xì)胞膜上通道和受體的功能和調(diào)節(jié)機(jī)制，為新藥研發(fā)和疾病zhi療提供重要的信息。在細(xì)胞膜的電興奮過(guò)程中，脂質(zhì)層膜電容的反應(yīng)是被動(dòng)的，其電流電壓曲線是線性的。德國(guó)腦片膜片鉗電壓鉗制
向電極連續(xù)施加1mV、10~50ms的階躍脈沖，電極入水后電阻約為4~6mΩ。此時(shí)，在計(jì)算機(jī)屏幕顯示框中可以看到測(cè)試脈沖產(chǎn)生的電流波形。剛開始的時(shí)候增益不要設(shè)置太高，一般可以是1~5mV/PA，避免放大器飽和。由于細(xì)胞外液和電極液離子組成的差異導(dǎo)致液體接界電位，電極剛?cè)胨畷r(shí)測(cè)試波形的基線不在零線上。因此，需要將保持電壓設(shè)置為0mV，并調(diào)整“電極不平衡控制”，使電極DC電流接近于零。當(dāng)使用微操作器使電極靠近細(xì)胞時(shí)，當(dāng)電極前緣接觸細(xì)胞膜時(shí)，密封電阻指標(biāo)Rm會(huì)上升，當(dāng)電極輕微下壓時(shí)，Rm指標(biāo)會(huì)進(jìn)一步上升。當(dāng)通過(guò)細(xì)塑料管對(duì)電極施加輕微負(fù)壓，且細(xì)胞膜特性良好時(shí)，Rm一般會(huì)在1min內(nèi)迅速上升，直至形成Gω級(jí)高阻密封。一般在Rm達(dá)到100MΩ左右時(shí)，在電極前端施加一個(gè)輕微的負(fù)電壓(-30~-30~-10mV)，有利于gω密封的形成。此時(shí)的現(xiàn)象是電流波形再次變平，使電極從-40到-90mV超極化，有助于加速形成密封。為了確認(rèn)gωseal的形成，可以提高放大器的增益，因此可以觀察到除了脈沖電壓開始和結(jié)束時(shí)的容性脈沖超前電流外，電流波形仍然是平坦的。德國(guó)腦片膜片鉗系統(tǒng)準(zhǔn)確捕捉離子通道動(dòng)態(tài)，膜片鉗技術(shù)助您一臂之力！
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(shuō)”。他認(rèn)為在靜息狀態(tài)下，細(xì)胞膜只對(duì)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(guò)。Cole等人在1939年進(jìn)行的高頻交變電流測(cè)量實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)動(dòng)作電位被觸發(fā)時(shí)，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(gè)事實(shí)表明膜學(xué)說(shuō)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(shí)驗(yàn)結(jié)果,專業(yè)團(tuán)隊(duì),7*59小時(shí)隨時(shí)人工在線咨詢.
不同的全自動(dòng)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(gè)小室，每個(gè)小室中含有很多1-2μm的封接孔。在記錄時(shí)，每個(gè)小室中封接成功的細(xì)胞|數(shù)目較多，獲得的記錄是這些細(xì)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(guó)Axon（MDS）公司采用這一技術(shù)研發(fā)出了全自動(dòng)高通量的lonWorksQuattro系統(tǒng)，成為藥物初期篩選的金標(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果,專業(yè)團(tuán)隊(duì),7*39小時(shí)隨時(shí)人工在線咨詢.由通道蛋白介導(dǎo)的膜電導(dǎo)構(gòu)成了膜反應(yīng)的主動(dòng)成分，它的電流電壓關(guān)系是非線性的。
膜片鉗技術(shù)的建立。拋光并填充玻璃管微電極，并將其固定在電極支架中。2.通過(guò)與電極支架連接的導(dǎo)管向微電極施加壓力，直到電極浸入記錄槽溶液中。3.當(dāng)電極浸入溶液中時(shí)，給電極一個(gè)測(cè)量脈沖(命令電壓，如5-10ms，10mV)讀取電流，根據(jù)歐姆定律計(jì)算電阻。4.通過(guò)膜片鉗放大器的控制鍵將微電極前端的連接電位調(diào)至零。這種電勢(shì)差是由電極中的填充溶液和浸浴之間的不同離子成分的遷移引起的。5.用顯微操作器將微電極前緣靠近直視下待記錄的細(xì)胞表面，觀察電流的變化，直至阻抗達(dá)到1gω以上，形成“干封”6。將靜息膜電位調(diào)整到預(yù)期的鉗制電壓水平，這樣當(dāng)細(xì)胞沒(méi)有鉗制到零時(shí)，放大器可以從“搜索”變?yōu)椤半妷恒Q制”。通過(guò)研究離子通道的離子流， 從而了解離子運(yùn)輸、信號(hào)傳遞等信息。美國(guó)膜片鉗離子電流
不同的全自動(dòng)膜片鉗技術(shù)所采用的原理也不完全相同。德國(guó)腦片膜片鉗電壓鉗制
電壓鉗的缺點(diǎn):目前電壓鉗技術(shù)主要用于研究巨火細(xì)胞的全細(xì)胞電流，特別是在分子克隆卵母細(xì)胞表達(dá)電流的鑒定中，發(fā)揮著不可替代的作用。然而，它也有其致命的弱點(diǎn):1。微電極需要刺穿細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)丟失，破壞細(xì)胞生理功能的完整性；2、不能確定單通道電流。由于電壓鉗位薄膜面積大，包含大量隨機(jī)開關(guān)的通道，背景噪聲大，往往會(huì)掩蓋單通道的電流。3.在小細(xì)胞(如直徑10-30μm的哺乳動(dòng)物細(xì)胞)上進(jìn)行電壓鉗實(shí)驗(yàn)，技術(shù)難度更大。因?yàn)殡姌O需要插入到細(xì)胞中，所以微電極的前端必須做得非常薄。如此薄的前端導(dǎo)致電極阻抗較大，往往為60~-80mω或120~150MΩ(視灌注液不同而定)。如此大的電極阻抗，不利于用細(xì)胞內(nèi)電流鉗或電壓鉗記錄時(shí)，短時(shí)間(0.1μs)內(nèi)將電流注入細(xì)胞，從而達(dá)到鉗制膜電壓或膜電流的目的。此外，插在小電池上的兩個(gè)電極會(huì)產(chǎn)生電容并降低電壓測(cè)量電極的反應(yīng)能力。德國(guó)腦片膜片鉗電壓鉗制
