膜片鉗技術(shù)是一種用于研究生物細(xì)胞膜離子通道的實驗方法。它通過在細(xì)胞膜上形成小孔,從而對細(xì)胞膜的離子通道進行精確的電生理記錄和描述。在膜片鉗實驗中,研究人員通常會先將細(xì)胞膜上的脂質(zhì)雙層通過特殊設(shè)備進行穿刺,形成一個小孔。然后,他們將一個玻璃微電極插入這個小孔中,以接觸并測量細(xì)胞膜內(nèi)部的電位變化。這個玻璃微電極的端非常細(xì),不會對細(xì)胞膜產(chǎn)生太大的干擾。通過膜片鉗技術(shù),科學(xué)家可以精確地測量離子通道的活動,從而了解離子通道在細(xì)胞生理學(xué)中的作用。例如,他們可以測量離子通道在不同刺激下如何開啟或關(guān)閉,以及這些變化如何影響細(xì)胞的電活動和化學(xué)信號傳遞。此外,膜片鉗技術(shù)還可以用于研究和鑒定新的藥物靶點。通過觀察藥物對離子通道活動的影響,科學(xué)家可以評估新藥對特定疾病的zhi療潛力??偟膩碚f,膜片鉗技術(shù)是一種非常有用的實驗方法,它為我們提供了深入研究細(xì)胞膜離子通道以及藥物作用機制的工具。膜片鉗技術(shù)實現(xiàn)了小片膜的孤立和高阻封接的形成。德國全自動膜片鉗電流鉗制
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)團隊,7*59小時隨時人工在線咨詢.日本單通道膜片鉗電流鉗制膜片鉗,開啟細(xì)胞電生理研究新篇章!
電壓鉗的原理∶用兩根前列直徑0.5um的電極插入細(xì)胞內(nèi),一根電極用作記錄電極以記錄跨膜電位,用另一根電極作為電流注入電極,以固定膜電位。從而實現(xiàn)固定膜電位的同時記錄膜電流。電位記錄電極引導(dǎo)的膜電位(Vm)輸入電壓鉗放大器的負(fù)輸入端,而人為控制的指令電位(Vc)輸入正輸入端,放大器的正負(fù)輸入端子等電位,向正輸入端子施加指令電位(Vc)時,經(jīng)過短路負(fù)端子可使膜片等電較,即Vm=Vc,從而達到電位鉗制的目的,并可維持一定的時間。Vc的不同變化將導(dǎo)致Vm的變化,從而引起細(xì)胞膜上電壓依賴性離子通道的開放,通道開放引起的離子流反過來又引起Vm的變化,致使Vm≠Vc,Vc與Vm的任何差值都會導(dǎo)致放大器有電壓輸出,將相反極性的電流注入細(xì)胞,以使Vc=Vm,注入電流的大小與跨膜離子流相等,但方向相反。因而注入的電流被認(rèn)為是標(biāo)本興奮時的跨膜電流值(通道電流)。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(wù)于全球藥企的膜片鉗公司,快速獲得實驗結(jié)果,專業(yè)團隊,7*25小時隨時人工在線咨詢.
膜片鉗放大器的工作模式;(1)電壓鉗制模式:在鉗制細(xì)胞膜電位的基礎(chǔ)上改變膜電位,記錄離子通道電流的變化,如通道電流;EPSC;IPSC等電流信號它是膜片鉗的基本工作模式。(2)屯留鉗向細(xì)胞注入刺激電流,記錄膜電位對刺激電流的響應(yīng)。記錄的是動作電位,EPSP;IPSP等電壓信號膜片鉗技術(shù)實現(xiàn)膜電位固定的關(guān)鍵是在玻璃微電極前沿與細(xì)胞膜之間形成高阻(10GΩ)密封,使與電極前開口相連的細(xì)胞膜與周圍環(huán)境電隔離,通過施加指令電壓來鉗制膜電位。以膜片鉗為鑰匙,打開細(xì)胞離子通道研究的大門!
1980年,Sigworth、Hamill、Neher等在記錄電極內(nèi)施加負(fù)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(yīng)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(xué)的Hodgkin-Hx上模型(簡稱H-H模型)榮獲譜貝爾醫(yī)學(xué)/生理學(xué)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(xué)/生理學(xué)獎。離子通道研究,從膜片鉗開始,開啟科學(xué)探索之旅!芬蘭細(xì)胞膜片鉗系統(tǒng)
由于電極前列與細(xì)胞膜的高阻封接,在電極前列籠罩下的那片膜事實上與膜的其他部分從電學(xué)上隔離。德國全自動膜片鉗電流鉗制
一、記錄設(shè)備首先,盡可能完善膜片鉗記錄設(shè)備是實驗前的重要步驟,如用模型細(xì)胞測定電子設(shè)備、安裝并測試應(yīng)用軟件、調(diào)節(jié)光學(xué)顯微鏡、檢驗防震工作臺等。二、微電極的制備膜片鉗電極是用外徑為1-2mm的毛細(xì)玻璃管拉制成的。標(biāo)準(zhǔn)的毛細(xì)玻璃管(外經(jīng)1.5mm,管壁厚0.3mm)適合于制作單通道記錄的微電極,而全細(xì)胞記錄則應(yīng)選管壁較?。?.16mm)的毛細(xì)玻璃管,這樣可以使電極阻抗較低。三、封接(Sealing)技術(shù)封接(seal)是膜片鉗記錄的關(guān)鍵步驟之一。封接不好噪聲太大必然影響細(xì)胞膜電信號的記錄,一般要求封接阻抗至少20GΩ才可進行常規(guī)記錄。為了形成良好封接必須保持清潔的溶液、良好的視野以及適當(dāng)?shù)碾姌O鍍膜。為了獲得較好的"千兆歐封接",細(xì)胞表面必須裸露以便微電極前列能接觸細(xì)胞,細(xì)胞的大小也是成功記錄的個因素,一般選擇10-20um的細(xì)胞比較理想。德國全自動膜片鉗電流鉗制