對藥物作用機制的研究,在通道電流記錄中,可分別于不同時間、不同部位(膜內或膜外)施加各種濃度的藥物,研究它們對通道功能的可能影響,了解那些選擇性作用于通道的藥物影響人和動物生理功能的分子機理。這是目前膜片鉗技術應用普遍的領域,既有對西藥藥物機制的探討,也普遍用在重要藥理的研究上。如開麗等報道細胞貼附式膜片鉗單通道記錄法觀測到人參二醇組皂苷可控制正常和“缺血”誘導的大鼠大腦皮層神經(jīng)元L-型鈣通道的開放,從而減少鈣內流,對缺血細胞可能有保護作用。陳龍等報道采用細胞貼附式單通道記錄法發(fā)現(xiàn)烏頭堿對培養(yǎng)的Wistar大鼠心室肌細胞L-型鈣通道有阻滯作用。封接是膜片鉗記錄的關鍵步驟之一。德國可升級膜片鉗價格
1980年,Sigworth、Hamill、Neher等在記錄電極內施加負壓吸引,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。1983年10月,《Single-ChannelRecording》一書問世,奠定了膜片鉗技術的里程碑。1991年,Neher和Sakmann的膜片鋪技術榮獲諾貝爾醫(yī)學/生理學獎。進口多通道膜片鉗多少錢維持細胞正常形態(tài)和功能完整性。
膜片鉗技術的發(fā)展∶全自動膜片鉗技術(Automated patch clamp technique)的出現(xiàn)標志著膜片鉗技術已經(jīng)發(fā)展到了一個嶄新階段,從這個意義上說,前面所講的膜片鉗技術我們稱之為傳統(tǒng)膜片鉗技術( Traditional patch clamp technique),傳統(tǒng)膜片鉗技術每次只能記錄一個細胞(或一對細胞),對實驗人員來說是一項耗時耗力的工作,不適合在藥物開發(fā)初期和中期進行大量化合物的篩選,也不適合需要記錄火量細胞的基礎實驗研究。全自動膜片鉗技術的出現(xiàn)在很大程度上解決了這些問題,它不僅通量高,一次能記錄幾個甚至幾十個細胞,而且從找細胞、形成封接、破膜等整個實驗操作實現(xiàn)了自動化,免除了這些操作的復雜與困難。這兩個優(yōu)點使得膜片鉗技術的工作效率提高了!全自動膜片鉗技術采用的標本必須是懸浮細胞,像腦片這類標本無法采用。此外,全自動膜片鉗技術只能進行全細胞記錄模式、穿孔膜片鉗記錄模式以及細胞貼附式單通道記錄模式,而不能進行其他模式的記錄。
高阻封接技術還明顯降低了電流記錄的背景噪聲,從而戲劇性地提高了時間、空間及電流分辨率,如時間分辨率可達10μs、空間分辨率可達1平方微米及電流分辨率可達10-12A。影響電流記錄分辨率的背景噪聲除了來自于膜片鉗放大器本身外,較主要還是信號源的熱噪聲。信號源如同一個簡單的電阻,其熱噪聲為σn=4Kt△f/R式中σn為電流的均方差根,K為波爾茲曼常數(shù),t為溫度,△f為測量帶寬,R為電阻值??梢姡玫降驮肼暤碾娏饔涗?,信號源的內阻必需非常高。如在1kHz帶寬,10%精度的條件下,記錄1pA的電流,信號源內阻應為2GΩ以上。電壓鉗技術只能測量內阻通常達100kΩ~50MΩ的大細胞的電流,從而不能用常規(guī)的技術和制備達到所要求的分辨率。膜片鉗記錄技術與較早的單電極電壓鉗位相比進步了很多,尤其在單離子通道鉗位記錄方面。
這一設計模式似乎幾十年都沒有改變過,作為一個有著近20年膜片鉗經(jīng)驗的科研工作者,記得自己進入實驗室次看到的放大器就差不多是這樣,也不覺得還會有什么變化。直到筆者在19年訪問歐洲的一個同樣做電生理的實驗室的時候,發(fā)現(xiàn)了這樣一款獨特的放大器,讓筆者眼前一亮,這款放大器從前置放大器出來的線竟然就直接連接在了電腦上,當筆者問他們放大器和數(shù)模呢?他們說,你看到的就是全部了,所以的部件都包含在了這個前置放大器中。在膜電位改變時,在電場的作用下,重新分布導致通道的關閉,同時有電荷移動,稱為門控電流。美國腦片膜片鉗系統(tǒng)
Neher將膜片鉗技術與Fura 2 熒光測鈣技術結合。德國可升級膜片鉗價格
在心血管藥理研究中的應用,隨著膜片鉗技術在心血管方面的廣泛應用,對血管疾病和藥物作用的認識不僅得到了不斷更新,而且在其病因學與藥理學方面還形成了許多新的觀點。正如諾貝爾基金會在頒獎時所說:“Neher和Sadmann的貢獻有利于了解不同疾病機理,為研制新的更為的藥物開辟了道路”。創(chuàng)新藥物研究與高通量篩選,目前在離子通道高通量篩選中主要是進行樣品量大、篩選速度占優(yōu)勢、信息量要求不太高的初級篩選。近幾年,分別形成了以膜片鉗和熒光探針為基礎的兩大主流技術市場。將電生理研究信息量大、靈敏度高等特點與自動化、微量化技術相結合,產(chǎn)生了自動化膜片鉗等一些新技術。德國可升級膜片鉗價格
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