美國細胞膜片鉗解決方案

膜片鉗放大器是整個實驗系統(tǒng)中的主要，它可用來作單通道或全細胞記錄，其工作模式可以是電壓鉗，也可以是電流鉗。從原理來說，膜片鉗放大器的探頭電路即I-V變換器有兩種基本結構形式，即電阻反饋式和電容反饋式，前者是一種典型的結構，后者因用反饋電容取代了反饋電阻，降低了噪聲，所以特別適合較低噪聲的單通道記錄。由于供膜片鉗實驗的專門的計算機硬件及相應的軟件程序的相繼出現，使得膜片鉗實驗操作簡便、效率提高。如與EPC-9型膜片鉗放大器（內含ITC-16數據采集/接口卡）配套使用的軟件PULSE/PULSEFIT，它既可產生刺激波形，控制數據采集，又可分析數據，同時具有用于膜電容監(jiān)測的鎖相放大器，多種軟件功能集成于一體。離子通道是一種特殊的膜蛋白，它橫跨整個膜結構，是細胞內部與部外聯(lián)系的橋梁和細胞內外物質交換的孔道。美國細胞膜片鉗解決方案

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）在研究神經軸突膜對鉀離子通透性時發(fā)現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。日本雙分子層膜片鉗價格微電極的制備膜片鉗電極是用外徑為1-2mm的毛細玻璃管拉制成的。

過去認為，膜片鉗只能在培養(yǎng)細胞或酶解的細胞上進行，這樣得到的細胞膜表面比較光滑，才能夠形成高阻封接，但缺點是組織的正常三維結構被破壞，并且對神經中樞內突觸特有的傳遞機能的研究無法展開。于是，一些學者建立了組織切片膜片鉗技術（Slicepatch），就能在哺乳動物腦片制備上做全細胞記錄。1992年，在腦片膜片鉗技術上，美國Ferster實驗室報道在在體貓的視皮層用膜片鉗全細胞記錄研究了視刺激誘發(fā)的興奮性和***性突觸后電位相互影響及節(jié)律性膜電位的變化規(guī)律。1993年，德國的Dodt和Sakmann合作，利用紅外電視顯微鏡監(jiān)視，使得膜片鉗記錄不但能夠在神經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。

離子通道結構研究∶目前，絕大多數離子通道的一級結構得到了闡明但根本的還是要搞清楚各種離子通道的三維結構，在這方面，美國的二位科學家彼得·阿格雷和羅德里克麥金農做出了一些開創(chuàng)性的工作，他們到用X光繞射方法得到了K離子通道的三維結構，二位因此獲得2003年諾貝系化學獎。有關離子通道結構不是本PPT的重點，可參考楊寶峰的<離子通道藥理學>和Hill的<lonicChannelsOfExcitableMembranes》。對離子通道功能的研究，主要采用記錄離子通道電流來間接反映離子通道功能，目前有如下兩種技術：電壓鉗技術（VoltageClamp），膜片鉗（patchclamp）技術。膜片鉗技術是用玻璃微電極吸管把只含1-3個離子通道、面積為幾個平方微米的細胞膜通過負壓吸引封接起來。

把膜電位鉗位電壓調到-80--100mV，再用鉗位放大器的控制鍵把全細胞瞬態(tài)充電電流調定至零位（EPC-10的控制鍵稱為C-slow和C-series;Axopatch200標為全細胞電容和系列電阻）。寫下細胞的電容值Cc和未補整的系列電阻值Rs，用于消除全細胞瞬態(tài)電流，計算鉗位的固定時間（即RsCc），然啟根據歐姆定律從測定脈沖電流的振幅算出細胞的電阻RC。緩慢調節(jié)Rs旋鈕注意測定脈沖反應的變化，逐漸增加補整的比例。如果RS補整非常接近振蕩的閾值，RS或Cc的微細變化都會達到震蕩的閾值，產生電壓的振蕩而使細胞受損。因此應當在RS補整水平寫不穩(wěn)定閾值之間留有10%-20%的余地為安全。準備資料收集和脈沖序列的測定。對離子通道功能的研究，主要采用記錄離子通道電流來間接反映離子通道功能。美國雙分子層膜片鉗報價

這是一種以記錄通過離子通道的離子電流來反映細胞膜單一的或多個的離子通道分子活動的技術。美國細胞膜片鉗解決方案

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，t為溫度，△f為測量帶寬，R為電阻值。可見，要得到低噪聲的電流記錄，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。美國細胞膜片鉗解決方案

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