膜片钳技术的基本原理是通过负反馈使得膜电位与指令电压相等,在电压钳制的条件下记录膜电流。上面是电阻反馈式膜片钳放大器的电路示意图。A1为一极高输入阻抗、极低噪声的场效应管运算放大器,由于A1极高的开环增益使得两个输入端的电压几乎完全相等,使用膜片钳全细胞记录技术观察拮抗剂对烟碱受体激动剂量效曲线的影响,从而实现电压钳制。Rf为一数值可切换的反馈电阻,分别对应于不同的电流记录范围,其中高值反馈电阻具有极高的电阻和极低的杂散电容,是决定放大器单通道记录性能的基本元件。电压钳技术主要是通过保持细胞跨膜电位不变,并迅速控制其数值。上海医学膜片钳技术网站
一种电生理膜片钳灌流装置的制造方法:为了测量在不同药物对细胞中的离子通道的影响,通常需要在膜片钳实验中实施灌流。例如,需要检验某种是否对某种离子通道的影响,则需要在细胞封接后记录电流数据,然后通过在细胞周围快速给药再次记录电流数据即可对比数据判断该对离子通道的影响。以往多采用橡皮泥等简单设备固定灌流管进行实验,经常出现灌流管固定不良影响实验的情况,也有精密的灌流装置,但是结构复杂,且成本非常高。膜片钳技术是在电压钳技术基础上发展起来的。苏州医学膜片钳电生理技术应用被孤立的小膜片面积为微米数量级,因此封接范围内细胞膜光有少数离子通道。
膜片钳技术的基本原理和方法:膜片钳使用的基本方法是,把经过加热抛光的玻璃微电极在液压推进器的操纵下,与清洁处理过的细胞膜形成高阻抗封接,导致电极内膜片与电极外的膜在电学上和化学上隔离起来,由于电性能隔离与微电极的相对低电阻(1~5MΩ)只要对微电极施以电压就能对膜片进行钳制,从微电极引出的微小离子电流通过高分辨、低噪声、高保真的电流-电压转换放大器输送至电子计算机进行分析处理。膜片钳技术实现的关键是建立高阻抗封接,并能通过特定的记录仪器反映这些变化。
膜片钳使用的注意事项:工作原理膜片钳是一种能够直接观察单一的离子通道蛋白质分子对相应离子通透难易程度等特性的一种实验技术。它的基本原理是以一个光洁,直径约为0.5~3um的玻璃微电极同神经或肌细胞的膜接触,之后对微电极另一端开口处施加适当的负压用电极的纤细开口将与电极接触的那一小片膜轻度吸入,如此在微电极开口处的玻璃边沿以及这一小片膜周边会形成紧密的封接,它的电阻能够达到数个或数十个千兆欧,这世界上就是在化学上完全隔离了吸附在微电极开口处的那一片膜同膜的其余部分,通过微电极记录到的电流变化光光和该膜片中通道分子的功能状态相关联。膜片钳使用的注意事项:非必须用到汞灯时请不要打开汞灯电源,打开后至少需1个小时才可关闭。
膜片钳记录的几种形式:细胞吸附膜片(cell-attached patch) 将两次拉制后经加热抛光的微管电极置于清洁的细胞膜表面上,形成高阻封接,在细胞膜表面隔离出一小片膜,既而通过微管电极对膜片进行电压钳制,高分辨测量膜电流,称为细胞贴附膜片。由于不破坏细胞的完整性,这种方式又称为细胞膜上的膜片记录。此时跨膜电位由玻管固定电位和细胞电位决定。因此,为测定膜片两侧的电位,需测定细胞膜电位并从该电位减去玻管电位。从膜片的通道活动看,这种形式的膜片是极稳定的,因细胞骨架及有关代谢过程是完整的,所受的干扰小。为了测量在不同药物对细胞中的离子通道的影响,通常需要在膜片钳实验中实施灌流。厦门细胞生物学膜片钳原理
膜片钳技术本质上也属于电压钳范畴。上海医学膜片钳技术网站
膜片钳操作实验:膜片钳实验难度大、技术要求高,要掌握有关技术和方法虽不是很困难的事,但要从一大批的实验数据中,经过处理和分析,得出有意义、有价值的结果和结论,就显得不那么容易,有许多需要注意和考虑的问题,包括减少噪音,避免电极前端的污染,提高封接成功率,具体实验过程中还需要考虑如何选取记录模式,为记录特定离子电流如何选择电极内、外液,如何选择阻断剂、激动剂,如何进行正确的数据采集等许多更为复杂的问题,还需在科研实践中不断地探索和解决。上海医学膜片钳技术网站