膜片鉗記錄的幾種形式: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。膜片鉗技術的應用范圍:對藥物作用機制的研究。紹興醫學膜片鉗電生理技術服務
膜片鉗又稱單通道電流記錄技術,用特制的玻璃微吸管吸附于細胞表面,使之形成10~100的密封(giga-seal),又稱巨阻封接,被孤立的小膜片面積為μm量級,內中只有少數離子通道。然后對該膜片實行電壓鉗位,可測量單個離子通道開放產生的pA(10的負12次方安培)量級的電流,這種通道開放是一種隨機過程。通過觀測單個通道開放和關閉的電流變化,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,以膜的外側向外或膜的內側向外等方式進行實驗研究。這種技術對小細胞的電壓鉗位、改變膜內外溶液成分以及施加藥物都很方便。紹興醫學膜片鉗電生理技術服務膜片鉗使用的注意事項:玻璃微電極需先用甲醇浸泡,再用酒精燈微燒兩端,使其平滑。
膜片鉗使用的基本方法是,把經過加熱拋光的玻璃微電極在液壓推進器的操縱下,與清潔處理過的細胞膜形成高阻抗封接,導致電極內膜片與電極外的膜在電學上和化學上隔離起來,由于電性能隔離與微電極的相對低電阻(1~5MΩ),只要對微電極施以電壓就能對膜片進行鉗制,從微電極引出的微小離子電流通過高分辨、低噪聲、高保真的電流-電壓轉換放大器輸送至電子計算機進行分析處理。膜片鉗技術實現的關鍵是建立高阻抗封接,并能通過特定的記錄儀器反映這些變化,因而,膜片鉗實驗室除了一般電生理實驗所需的儀器外,還特需防震工作臺、屏蔽罩、膜片鉗放大器、三維液壓操縱器、倒置顯微鏡、數據采集卡、數據記錄和分析系統等。
膜片鉗技術的基本原理和方法:膜片鉗技術是在電壓鉗技術基礎上發展起來的,電壓鉗是利用負反饋技術將膜電位在空間和時間上固定于某一測定值,以研究動作電位產生過程中膜的離子通透性與膜電位之間的依從關系。但電壓鉗只能研究一個細胞上眾多通道的綜合活動規律,而無法反映單個通道的活動特點,同時通過細胞內微電極引導記錄的離子通道電流其背景噪聲太大。膜片鉗技術的優勢是可利用負反饋電子線路,將微電極吸附的1μm2至幾個平方微米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或靜態的觀察。膜片鉗技術的應用范圍:對離子通道生理與病理作用機制的研究。
膜片鉗的應用:與藥物作用有關的心肌離子通道:心肌細胞通過各種離子通道對膜電位和動作電位穩態的維持而保持正常的功能。國外學者在人類心肌細胞離子通道特性的研究中取得了許多進展,使得心肌藥理學實驗由動物細胞模型向人心肌細胞成為可能。對離子通道生理與病理情況下作用機制的研究:通過對各種生理或病理情況下細胞膜某種離子通道特性的研究,了解該離子的生理意義及其在疾病過程中的作用機制。如對鈣離子在腦缺血神經細胞損害中作用機制的研究表明,缺血性腦損害過程中,Ca2+介導現象起非常重要的作用,缺血缺氧使Ca2+通道開放,過多的Ca2+進入細胞內就出現Ca2+超載,導致神經元及細胞膜損害,膜轉運功能障礙,嚴重的可使神經元壞死。膜片鉗使用操作注意:用儀器的同學必須履行實驗室相關要求,完成值日等相關工作。紹興醫學膜片鉗電生理技術服務
膜片鉗的應用:在通道電流記錄中,可分別于不同時間、不同部位施加各種濃度的藥物來研究。紹興醫學膜片鉗電生理技術服務
膜片鉗實驗難度大、技術要求高,要掌握有關技術和方法雖不是很困難的事,但要從一大批的實驗數據中,經過處理和分析,得出有意義、有價值的結果和結論,就顯得不那么容易,有許多需要注意和考慮的問題,包括減少噪音,避免電極前端的污染,提高封接成功率,具體實驗過程中還需要考慮如何選取記錄模式,為記錄特定離子電流如何選擇電極內、外液,如何選擇阻斷劑、激動劑,如何進行正確的數據采集等許多更為復雜的問題,還需在科研實踐中不斷地探索和解決。紹興醫學膜片鉗電生理技術服務
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