膜片鉗技術(shù)實現(xiàn)了小片膜的孤立和高阻封接的形成,由于高阻封接使背景噪聲水平降低,相對地增寬了記錄頻帶范圍,提高了分辨率。另外,它還具有良好的機械穩(wěn)定性和化學(xué)絕緣性。而小片膜的孤立使對單個離子通道進行研究成為可能。單通道電流1.典型的單通道電流呈一種振幅相同而持續(xù)時間不等的脈沖樣變化。他有兩個電導(dǎo)水平,即O和1,分別對應(yīng)通道的關(guān)閉和開效狀態(tài)。2.有的矩形脈沖簇狀發(fā)放時,通道電流不在同一水平,可以明顯觀察到不同數(shù)目離子通道所形成的電流臺階,從而可推斷出被測膜片的通道數(shù)目。3.有的通道可記錄到圓滑型和方波形兩種形式。4.有些通道開放活動是持續(xù)開放,中間被閃動樣的關(guān)閉所中斷,形成burst開放。有些通道開放活動是簇狀開放與短期平靜交替出現(xiàn),形成簇狀發(fā)放串(Cluster)由此形成了一門細胞學(xué)科—電生理學(xué),即是用電生理的方法來記錄和分析細胞產(chǎn)生電的大小和規(guī)律的科學(xué)。全細胞膜片鉗腦片
膜片鉗技術(shù)是一種細胞內(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)的前列與細胞膜緊密接觸,形成GΩ以上的阻抗,使電極開口處的細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)向外等方式進行實驗研究。這種技術(shù)對小細胞的電壓鉗位、改變膜內(nèi)外溶液成分以及施加藥物都很方便。芬蘭可升級膜片鉗廠家膜片鉗放大器系統(tǒng)包括三個成分:膜片鉗放大器、數(shù)模模數(shù)轉(zhuǎn)換器、采集分析軟件,我們俗稱三件套。
不同的全自動膜片鉗技術(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。該芯片含有多個小室,每個小室中含有很多1-2μm的封接孔。在記錄時,每個小室中封接成功的細胞|數(shù)目較多,獲得的記錄是這些細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Axon(MDS)公司采用這一技術(shù)研發(fā)出了全自動高通量的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*39小時隨時人工在線咨詢.
膜片鉗的基本原理則是利用負(fù)反饋電子線路,將微電極前列所吸附的一個至幾個平方微米的細胞膜的電位固定在一定水平上,對通過通道的微小離子電流作動態(tài)或靜態(tài)觀察,從而研究其功能。膜片鉗技術(shù)實現(xiàn)膜電流固定的關(guān)鍵步驟是在玻璃微電極前列邊緣與細胞膜之間形成高阻密封,其阻抗數(shù)值可達10~100GΩ(此密封電阻是指微電極內(nèi)與細胞外液之間的電阻)。由于此阻值如此之高,故基本上可看成絕緣,其上之電流可看成零,形成高阻密封的力主要有氫健、范德華力、鹽鍵等。此密封不僅電學(xué)上近乎絕緣,在機械上也是較牢固的。又由于玻璃微電極前列管徑很小,其下膜面積只約1μm2,在這么小的面積上離子通道數(shù)量很少,一般只有一個或幾個通道,經(jīng)這一個或幾個通道流出的離子數(shù)量相對于整個細胞來講很少,可以忽略,也就是說電極下的離子電流對整個細胞的靜息電位的影響可以忽略,那么,只要保持電極內(nèi)電位不變,則電極下的一小片細胞膜兩側(cè)的電位差就不變,從而實現(xiàn)電位固定。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*28小時隨時人工在線咨詢.典型的單通道電流呈一種振幅相同而持續(xù)時間不等的脈沖樣變化。
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行記錄的微電極技術(shù)。1989年,Blanton將腦片電生理記錄與細胞的膜片鉗記錄結(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胞形態(tài),神經(jīng)細胞之間及神經(jīng)細胞與非神經(jīng)細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。膜片鉗記錄不但能夠在神經(jīng)元胞體及其樹突上進行,而且可同時在這兩個不同的部位作膜片鉗記錄。美國多通道膜片鉗市場價
在細胞膜的電學(xué)模型中,膜電容和膜電導(dǎo)構(gòu)成了一個并聯(lián)回路。全細胞膜片鉗腦片
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?,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100kΩ~50MΩ的大細胞的電流,從而不能用常規(guī)的技術(shù)和制備達到所要求的分辨率。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*66小時隨時人工在線咨詢.全細胞膜片鉗腦片