進口高通量全自動膜片鉗解決方案

80年代初發(fā)展起來的膜片鉗技術(patchclamptechnique)為了解生物膜離子單通道的門控動力學特征及通透性、選擇性膜信息提供了直接的手段。該技術的興起與應用，使人們不僅對生物體的電現(xiàn)象和其他生命現(xiàn)象更進一步的了解，而且對于疾病和藥物作用的認識也不斷的更新，同時還形成了許多病因學與藥理學方面的新觀點。膜片鉗技術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。它和基因克隆技術（genecloning）并架齊驅，給生命科學研究帶來了巨大的前進動力。浸溶細胞溶液和微電極玻璃管內的填充液成分對全細胞膜片鉗記錄也是很重要的內容。進口高通量全自動膜片鉗解決方案

離子通道結構研究∶目前，絕大多數(shù)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。雙電極膜片鉗離子電流在細胞膜的電學模型中，膜電容和膜電導構成了一個并聯(lián)回路。

1976年德國馬普生物物理化學研究所Neher和Sakmann在青蛙肌細胞上記錄記錄到AChjihuo的單通道離子電流1980年Sigworth等用負壓吸引，得到10-100GΩ的高阻封接（Giga-sea1），降低了記錄時的噪聲1981年Hamill和Neher等引進了膜片游離技術和全細胞記錄技術1983年10月，《Single-ChannelRecording》一書問世，奠定了膜片鉗技術的里程碑。膜片鉗技術原理膜片鉗技術是用玻璃微電極接觸細胞，形成吉歐姆（GΩ）阻抗，使得與電極前列開口處相接的細胞膜的膜片與周圍在電學上絕緣，在此基礎上固定電位，對此膜片上的離子通道的離子電流（pA級）進行監(jiān)測記錄的方法。

內面向外膜片(inside-outpatch)高阻封接形成后，在將微管電極輕輕提起，使其與細胞分離，電極端形成密封小泡，在空氣中短暫暴露幾秒鐘后，小泡破裂再回到溶液中就得到“內面向外”膜片。此時膜片兩側的膜電位由固定電位和電壓脈沖控制。浴槽電位是地電位，膜電位等于玻管電位的負值。如放大器的電流監(jiān)視器輸出是非反向的，則輸出將與膜電流(Im)的負值相等。外面向外膜片(out-sidepatch)高阻封接形成后，繼續(xù)以負壓抽吸，膜片破裂再將玻管慢慢地從細胞表面垂直地提起，斷端游離部分自行融合成脂質雙層，此時高阻封接仍然存在。而膜外側面接觸浴槽液。這種膜片形式應測膜片電阻，并消除漏電流和電容電流。整個過程要當心是否形成囊泡。如果浴槽保持地電位水平，膜電位即與玻管電位相等。如放大器是非反向的，放大器的輸出將與Im值相等。維持細胞正常形態(tài)和功能完整性。

膜片鉗在通道研究中起著重要的作用。膜片鉗技術可以直接觀察和區(qū)分單個離子通道電流及其開閉時間，區(qū)分離子通道的離子選擇性，同時發(fā)現(xiàn)新的離子通道和亞型，在記錄單細胞電流和全細胞電流的基礎上，進一步計算細胞膜上的通道數(shù)和開放概率。也可用于研究某些細胞內或細胞外物質對離子通道的開閉和通道電流的影響。同時用于研究細胞信號的跨膜轉導和細胞分泌機制。結合分子克隆和定點突變技術，膜片鉗技術可用于研究離子通道的分子結構與生物學功能的關系。膜片鉗技術也可用于分析藥物對其靶受體的作用位點。例如，神經(jīng)元煙堿受體是配體門控離子通道，膜片鉗全細胞記錄技術可以通過記錄煙堿誘發(fā)電流，直接反映神經(jīng)元煙堿受體活動的全過程，包括受體與其激動劑和拮抗劑的親和力、離子通道開閉的動態(tài)特征、受體的***等。用膜片鉗全細胞記錄技術觀察拮抗劑對煙堿受體興奮的量效曲線的影響，以確定其作用的動態(tài)特征。然后根據(jù)拮抗劑對受體***的影響分析，拮抗劑的作用是否是電壓依賴性和使用依賴性的，我們可以從功能上區(qū)分拮抗劑對煙堿受體的不同作用位點，即判斷拮抗劑是作用于受體的激動劑識別位點、離子通道還是其他變構位點。細胞是動物和人體的基本組成單元，細胞與細胞內的通信,是依靠其膜上的離子通道進行的。德國雙電極膜片鉗廠家

現(xiàn)代膜片鉗技術是在電壓鉗技術的基礎上發(fā)展起來的。進口高通量全自動膜片鉗解決方案

電壓鉗的缺點:目前電壓鉗技術主要用于研究巨火細胞的全細胞電流，特別是在分子克隆卵母細胞表達電流的鑒定中，發(fā)揮著不可替代的作用。然而，它也有其致命的弱點:1。微電極需要刺穿細胞膜進入細胞，導致細胞質丟失，破壞細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，包含大量隨機開關的通道，背景噪聲大，往往會掩蓋單通道的電流。3.在小細胞(如直徑10-30μm的哺乳動物細胞)上進行電壓鉗實驗，技術難度更大。因為電極需要插入到細胞中，所以微電極的前端必須做得非常薄。如此薄的前端導致電極阻抗較大，往往為60~-80mω或120~150MΩ(視灌注液不同而定)。如此大的電極阻抗，不利于用細胞內電流鉗或電壓鉗記錄時，短時間(0.1μs)內將電流注入細胞，從而達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生電容并降低電壓測量電極的反應能力。進口高通量全自動膜片鉗解決方案

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