全自動(dòng)膜片鉗電壓鉗制

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2023-02-28

膜片鉗技術(shù)實(shí)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(duì)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(jī)械穩(wěn)定性和化學(xué)絕緣性。而小片膜的孤立使對(duì)單個(gè)離子通道進(jìn)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(shí)間不等的脈沖樣變化。他有兩個(gè)電導(dǎo)水平,即O和1,分別對(duì)應(yīng)通道的關(guān)閉和開(kāi)效狀態(tài)。2.有的矩形脈沖簇狀發(fā)放時(shí),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(tái)階,從而可推斷出被測(cè)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(kāi)放活動(dòng)是持續(xù)開(kāi)放,中間被閃動(dòng)樣的關(guān)閉所中斷,形成burst開(kāi)放。有些通道開(kāi)放活動(dòng)是簇狀開(kāi)放與短期平靜交替出現(xiàn),形成簇狀發(fā)放串(Cluster)在細(xì)胞膜的電學(xué)模型中,膜電容和膜電導(dǎo)構(gòu)成了一個(gè)并聯(lián)回路。全自動(dòng)膜片鉗電壓鉗制

全自動(dòng)膜片鉗電壓鉗制,膜片鉗

1980年,Sigworth、Hamill、Neher等在記錄電極內(nèi)施加負(fù)壓吸引,得到了10~100GΩ的高阻封接(gigaseal),降低記錄噪聲,實(shí)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(jiǎng)。1955年,Hodgkin和Keens應(yīng)用電壓鉗(Voltageclap)在研究神經(jīng)軸突膜對(duì)鉀離子通透性時(shí)發(fā)現(xiàn)放射性鉀跨軸突膜的運(yùn)動(dòng)很像是通過(guò)許多狹窄空洞的運(yùn)動(dòng),并提出了"通道"的概念。1963年,描述電壓門(mén)控動(dòng)力學(xué)的Hodgkin-Hx上模型(簡(jiǎn)稱H-H模型)榮獲譜貝爾醫(yī)學(xué)/生理學(xué)獎(jiǎng)。1976年,Neher和Sakmann建立膜片鉗(Patchclamp)按術(shù)。1983年10月,《Single-ChannelRecording》一書(shū)問(wèn)世,奠定了膜片鉗技術(shù)的里程碑。1991年,Neher和Sakmann的膜片鋪技術(shù)榮獲諾貝爾醫(yī)學(xué)/生理學(xué)獎(jiǎng)。日本雙分子層膜片鉗電生理工具膜片鉗技術(shù)實(shí)現(xiàn)了小片膜的孤立和高阻封接的形成,增寬了記錄頻帶范圍,提高了分辨率。

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全細(xì)胞膜片鉗記錄(whole-cellpatch-clamprecording)是應(yīng)用*早,也是*廣的鉗位技術(shù),它相當(dāng)于連續(xù)的單電極電壓鉗位記錄,也就是說(shuō)全細(xì)胞記錄類似于傳統(tǒng)的細(xì)胞內(nèi)記錄,但它具有更大的優(yōu)越性,如高分辨率、低噪聲、極好的穩(wěn)定性以及能控制細(xì)胞內(nèi)的成分等。全細(xì)胞記錄技采測(cè)定的是一個(gè)細(xì)胞內(nèi)全部**通道的電流,記錄過(guò)程中電極的溶液取代了原細(xì)胞質(zhì)的成分。雖然膜片鉗記錄技術(shù)與*初的單電極電壓鉗位相比進(jìn)步了很多,尤其在單離子通道鉗位記錄方面,細(xì)胞或腦片的組織選擇及實(shí)驗(yàn)溶液的制備仍然是很重要的步驟。

離子通道結(jié)構(gòu)研究∶目前,絕大多數(shù)離子通道的一級(jí)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu),在這方面,美國(guó)的二位科學(xué)家彼得·阿格雷和羅德里克麥金農(nóng)做出了一些開(kāi)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(jié)構(gòu),二位因此獲得2003年諾貝系化學(xué)獎(jiǎng)。有關(guān)離子通道結(jié)構(gòu)不是本PPT的重點(diǎn),可參考楊寶峰的<離子通道藥理學(xué)>和Hill的<lonicChannelsOfExcitableMembranes》。對(duì)離子通道功能的研究,主要采用記錄離子通道電流來(lái)間接反映離子通道功能,目前有如下兩種技術(shù):電壓鉗技術(shù)(VoltageClamp),膜片鉗(patchclamp)技術(shù)。由于電極前列與細(xì)胞膜的高阻封接,在電極前列籠罩下的那片膜事實(shí)上與膜的其他部分從電學(xué)上隔離。

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電壓鉗的缺點(diǎn)∶電壓鉗技術(shù)目前主要用于巨火細(xì)胞的全細(xì)胞電流研究,特別在分子克隆的卵母細(xì)胞表達(dá)電流的鑒定中發(fā)揮其它技術(shù)不能替代的作用。但也有其致命的弱點(diǎn)1、微電極需刺破細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞,以致造成細(xì)胞漿流失,破壞了細(xì)胞生理功能的完整性;2、不能測(cè)定單一通道電流。因?yàn)殡妷恒Q制的膜面積很大,包含著大量隨機(jī)開(kāi)放和關(guān)閉著的通道,而且背景噪音大,往往掩蓋了單一通道的電流。3、對(duì)體積小的細(xì)胞(如哺乳類***元,直徑在10-30μm之間)進(jìn)行電壓鉗實(shí)驗(yàn),技術(shù)上有更大的困難。由于電極需插入細(xì)胞,不得不將微電極的前列做得很細(xì),如此細(xì)的前列致使電極阻抗很大,常常是60~-8OMΩ或120~150MΩ(取決于不同的充灌液)。這樣大的電極阻抗不利于作細(xì)胞內(nèi)電流鉗或電壓鉗記錄時(shí)在短時(shí)間(0.1μs)內(nèi)向細(xì)胞內(nèi)注入電流,達(dá)到鉗制膜電壓或膜電流之目的。再者,在小細(xì)胞上插入的兩根電極可產(chǎn)生電容而降低測(cè)量電壓電極的反應(yīng)能力。膜片鉗技術(shù)實(shí)現(xiàn)了小片膜的孤立和高阻封接的形成。日本腦片膜片鉗專題

膜片鉗技術(shù)是用玻璃微電極吸管把只含1-3個(gè)離子通道、面積為幾個(gè)平方微米的細(xì)胞膜通過(guò)負(fù)壓吸引封接起來(lái)。全自動(dòng)膜片鉗電壓鉗制

ePatch雖然設(shè)備非常小巧,但功能完備,傳統(tǒng)膜片鉗設(shè)備能做的實(shí)驗(yàn),用ePatch幾乎都能做。具有voltage-clamp,current-clamp,zero current-clamp三種模式,自動(dòng)電極電壓飄移補(bǔ)償,C-fast-C-slow-R-series-P/N補(bǔ)償,Bridge balance補(bǔ)償?shù)裙δ???梢宰鋈?xì)胞記錄也可以做單通道記錄,膜片鉗技術(shù)常做的離子通道電流,突觸后電流,動(dòng)作電位檢測(cè)等實(shí)驗(yàn)都能輕松實(shí)現(xiàn)。公司還為此開(kāi)發(fā)了友好的控制和記錄軟件,筆者上手接觸了一下,發(fā)現(xiàn)跟AXON的軟件類似,并且程序編輯更為簡(jiǎn)單易用。所記錄到的數(shù)據(jù)可以直接使用Clampfit進(jìn)行分析,可以說(shuō)對(duì)于使用過(guò)AXON設(shè)備的膜片鉗工作者來(lái)說(shuō),上手毫無(wú)難度。全自動(dòng)膜片鉗電壓鉗制

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