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(shí)驗(yàn),用ePatch幾乎都能做。具有voltage-clamp,current-clamp,zerocurrent-clamp三種模式,自動(dòng)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?。可以做全?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(dòng)作電位檢測等實(shí)驗(yàn)都能輕松實(shí)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(duì)于使用過AXON設(shè)備的膜片鉗工作者來說,上手毫無難度。膜片鉗具有雙探頭,相當(dāng)于兩臺(tái)膜片鉗放大器。也具有單探頭膜片鉗放大器。芬蘭雙分子層膜片鉗高阻抗封接
細(xì)胞是動(dòng)物和人體的基本單元,細(xì)胞與細(xì)胞內(nèi)的通信是依靠其膜上的離子通道進(jìn)行的,離子和離子通道是細(xì)胞興奮的基礎(chǔ),亦即產(chǎn)生生物電信號(hào)的基礎(chǔ),生物電信號(hào)通常用電學(xué)或電子學(xué)方法進(jìn)行測量。由此形成了一門細(xì)胞學(xué)科--電生理學(xué)。膜片鉗技術(shù)已成為研究離子通道的黃金標(biāo)準(zhǔn)。電壓門控性離子通道:膜上通道蛋白的帶點(diǎn)集團(tuán)在膜電位改變時(shí),在電場的作用下,重新分布導(dǎo)致通道的關(guān)閉,同時(shí)有電荷移動(dòng),稱為門控電流。配體門控離子通道:神經(jīng)遞質(zhì)(如乙酰膽堿)、ji素等與通道蛋白上的特定位點(diǎn)結(jié)合,引起蛋白構(gòu)像的改變,導(dǎo)致通道的打開。美國腦片膜片鉗技術(shù)現(xiàn)代膜片鉗技術(shù)是在電壓鉗技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。
膜片鉗技術(shù)是一種細(xì)胞內(nèi)記錄技術(shù),是研究離子通道活動(dòng)的蕞佳工具,也是應(yīng)用蕞很廣的電生理技術(shù)之一。該技術(shù)通過施加負(fù)壓將微玻管電極(膜片電極或膜片吸管)的前列與細(xì)胞膜緊密接觸,形成GΩ以上的阻抗,使電極開口處的細(xì)胞膜與其周圍膜在電學(xué)上絕緣。被孤立的小膜片面積為μm量級(jí),內(nèi)中只有少數(shù)離子通道。玻璃微電極中含有一根浸入電解溶液中的導(dǎo)線,用于傳導(dǎo)離子。在此基礎(chǔ)上對(duì)該膜片施行電壓鉗位(即保持跨膜電壓恒定),如果單個(gè)離子通道被包含在膜片內(nèi),則可對(duì)此膜片上的離子通道的電流進(jìn)行監(jiān)測記錄。通過觀測單個(gè)通道開放和關(guān)閉的電流變化,可直接得到各種離子通道開放的電流幅值分布、開放幾率、開放壽命分布等功能參量,并分析它們與膜電位、離子濃度等之間的關(guān)系。還可把吸管吸附的膜片從細(xì)胞膜上分離出來,以膜的外側(cè)向外或膜的內(nèi)側(cè)向外等方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。這種技術(shù)對(duì)小細(xì)胞的電壓鉗位、改變膜內(nèi)外溶液成分以及施加藥物都很方便。
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。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!
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(gè)與電極夾持器連接的導(dǎo)管給微電極內(nèi)一個(gè)壓力,一直到電極浸入記錄槽溶液中。3.當(dāng)電極浸沒在溶液中時(shí)給電極一個(gè)測定脈沖(命令電壓,如5-10ms,10mV)讀出電流,按照歐姆定律計(jì)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(xì)胞表面,并觀察電流的變化,直至阻抗達(dá)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(shí)細(xì)胞不至于鉗位到零。典型的單通道電流呈一種振幅相同而持續(xù)時(shí)間不等的脈沖樣變化。雙分子層膜片鉗電壓鉗制
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1976年德國馬普生物物理化學(xué)研究所Neher和Sakmann在青蛙肌細(xì)胞上記錄記錄到AChjihuo的單通道離子電流1980年Sigworth等用負(fù)壓吸引,得到10-100GΩ的高阻封接(Giga-sea1),降低了記錄時(shí)的噪聲1981年Hamill和Neher等引進(jìn)了膜片游離技術(shù)和全細(xì)胞記錄技術(shù)1983年10月,《Single-ChannelRecording》一書問世,奠定了膜片鉗技術(shù)的里程碑。膜片鉗技術(shù)原理膜片鉗技術(shù)是用玻璃微電極接觸細(xì)胞,形成吉?dú)W姆(GΩ)阻抗,使得與電極前列開口處相接的細(xì)胞膜的膜片與周圍在電學(xué)上絕緣。芬蘭雙分子層膜片鉗高阻抗封接