1937年,Hodgkin和Huxley在烏賊巨大神經(jīng)軸突細(xì)胞內(nèi)實現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)電記錄,獲1963年Nobel獎1946年,凌寧和Gerard創(chuàng)造拉制出前列直徑小于1μm的玻璃微電極,并記錄了骨骼肌的電活動。玻璃微電極的應(yīng)用使的電生理研究進(jìn)行了重命性的變化。Voltageclamp(電壓鉗技術(shù))由Cole和Marmont發(fā)明,并很快由Hodgkin和Huxley完善,真正開始了定量研究,建立了H一H模型(膜離子學(xué)說),是近代興奮學(xué)說的基石。1948年,Katz利用細(xì)胞內(nèi)微電極技術(shù)記錄到了終板電位;1969年,又證實N—M接觸后的Ach以"量子式"釋放,獲1976年Nobel獎。1976年,德國的Neher和Sakmann發(fā)明PatchClamp(膜片鉗)。并在蛙橫紋肌終板部位記錄到乙酰膽堿引起的通道電流。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(tuán)隊,7*42小時隨時人工在線咨詢.離子通道探索之旅,從選擇膜片鉗開始!單電極膜片鉗產(chǎn)品介紹
電壓鉗的缺點: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: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,往往會掩蓋單通道的電流。3.在小細(xì)胞(如直徑10-30μm的哺乳動物細(xì)胞)上進(jìn)行電壓鉗實驗,技術(shù)難度更大。因為電極需要插入到細(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,短時間(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電極會產(chǎn)生電容并降低電壓測量電極的反應(yīng)能力。德國全自動膜片鉗單細(xì)胞細(xì)胞膜由脂類雙分子層和和蛋白質(zhì)構(gòu)成。
膜片鉗技術(shù)的發(fā)展∶全自動膜片鉗技術(shù)(Automatedpatchclamptechnique)的出現(xiàn)標(biāo)志著膜片鉗技術(shù)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(shù)我們稱之為傳統(tǒng)膜片鉗技術(shù)(Traditionalpatchclamptechnique),傳統(tǒng)膜片鉗技術(shù)每次只能記錄一個細(xì)胞(或一對細(xì)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(jìn)行大量化合物的篩選,也不適合需要記錄火量細(xì)胞的基礎(chǔ)實驗研究。全自動膜片鉗技術(shù)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(xì)胞,而且從找細(xì)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(fù)雜與困難。這兩個優(yōu)點使得膜片鉗技術(shù)的工作效率提高了!全自動膜片鉗技術(shù)采用的標(biāo)本必須是懸浮細(xì)胞,像腦片這類標(biāo)本無法采用。此外,全自動膜片鉗技術(shù)只能進(jìn)行全細(xì)胞記錄模式、穿孔膜片鉗記錄模式以及細(xì)胞貼附式單通道記錄模式,而不能進(jìn)行其他模式的記錄。
膜片鉗技術(shù)(patchclamptechniques)是采用鉗制電壓或電流的方法對生物膜上離子通道的電活動進(jìn)行記錄的微電極技術(shù)。1989年,Blanton將腦片電生理記錄與細(xì)胞的膜片鉗記錄結(jié)合起來,建立了腦片膜片鉗記錄技術(shù)(patchclamponinvitrobrainslices),這為在細(xì)胞水平研究反射中樞系統(tǒng)離子通道或受體在神經(jīng)環(huán)路中的生理和藥理學(xué)作用及其機(jī)制提供了可能性。離體的腦組織能夠在一定的溫度、酸度和滲透壓、通氧狀態(tài)等條件下存活并保持良好的生理狀態(tài)。與急性分離的或培養(yǎng)的神經(jīng)元相比,離體腦片中的神經(jīng)元更接近生理狀態(tài):基本保持了在體情況下的細(xì)胞形態(tài),神經(jīng)細(xì)胞之間及神經(jīng)細(xì)胞與非神經(jīng)細(xì)胞之間的很多固有聯(lián)系,以及較為正常完整的突觸回路、受體分布、遞質(zhì)釋放及其信息傳遞等功能。膜片鉗技術(shù),助您洞悉生命科學(xué)的微觀世界!
高阻封接技術(shù)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(dá)10μs、空間分辨率可達(dá)1平方微米及電流分辨率可達(dá)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,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?,要得到低噪聲的電流記錄,信號源的內(nèi)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(nèi)阻應(yīng)為2GΩ以上。電壓鉗技術(shù)只能測量內(nèi)阻通常達(dá)100kΩ~50MΩ的大細(xì)胞的電流,從而不能用常規(guī)的技術(shù)和制備達(dá)到所要求的分辨率。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??缮壞てQ廠家
了解離子通道的功能以及結(jié)構(gòu)的關(guān)系對于從分子水平深入探討某些疾病措施等均具有十分重要的理論和實際意義。單電極膜片鉗產(chǎn)品介紹
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,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)上對該膜片施行電壓鉗位(即保持跨膜電壓恒定),如果單個離子通道被包含在膜片內(nèi),則可對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)行實驗研究。這種技術(shù)對小細(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。單電極膜片鉗產(chǎn)品介紹