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紹興細胞生物學膜片鉗電生理技術原理

來源: 發布時間:2023年01月20日

膜片鉗技術是通過微玻管電極(膜片電極或膜片吸管)接觸細胞膜,用千兆歐姆以上的阻抗使之封接,在電學上分隔和電極尖開口處相接的細胞膜的小區域(膜片)以及其周圍,在此基礎上固定點位,對這膜片上的離子通道的離子電流(pA級)進行監測記錄的方法。測量回路的中心部分是使用場效應管運算放大器構成的I-V轉換器。當場效應管運算放大器的正負輸入端子是等電位,向正輸入端子施加指令電位時,因為短路負端子以及膜片都可等電位地達到鉗制的作用,字膜片微電極與默片之間形成10GΩ以上封接時,其間達到Z小的分流電流。在大多數膜片鉗實驗,要求所有實驗儀器及設備均具有良好的機械穩定性。紹興細胞生物學膜片鉗電生理技術原理

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膜片鉗的數據如何處理:1)細胞吸附式膜片(cell attached patch)是膜片鉗的基本方式,其它方式由此衍生。這種膜片形式比較穩定因細胞骨架及有關代謝過程是完整的,故對細胞結構和環境干擾比較小。但這種膜片形式易在電極形成囊泡,從而細胞骨架可能有所變化。另外這種膜片不能控制細胞內成分。且任何影響膜電位的處理均可影響其電位水平。2)內面向外式膜片( inside outpatch)細胞內外和電極內的溶液均可調控,既能較容易地改變細胞內的離子或物質濃度,又能把酶等直接加于膜的內側面,適宜研究胞內物質對通道活動的影響。紹興細胞生物學膜片鉗電生理技術原理膜片鉗技術在可興奮細胞如神經元、心肌細胞、肌纖維和胰腺細胞的研究中起至關重要的作用。

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膜片鉗技術基本原理與特點:膜片鉗技術本質上也屬于電壓鉗范疇,兩者的區別關鍵在于:①膜電位固定的方法不同;②電位固定的細胞膜面積不同,進而所研究的離子通道數目不同。電壓鉗技術主要是通過保持細胞跨膜電位不變,并迅速控制其數值,以觀察在不同膜電位條件下膜電流情況。因此只能用來研究整個細胞膜或一大塊細胞膜上所有離子通道活動。目前電壓鉗主要用于巨大細胞的全性能電流的研究,特別在分子克隆的卵母細胞表達電流的鑒定中發揮著其他技術不能替代的作用。該技術的主要缺陷是必須在細胞內插入兩個電極,對細胞損傷很大,在小細胞如神經元,就難以實現,又因細胞形態復雜,很難保持細胞膜各處生物特性的一致。

膜片鉗技術: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,由于電極與細胞膜的高阻封接,在電極籠罩下的那片膜事實上與膜的其他部分從電學上隔離,因此,此片膜內開放所產生的電流流進玻璃吸管,用一個極為敏感的電流監視器(膜片鉗放大器)測量此電流強度,就替代單一離子通道電流。膜片鉗技術的建立,對生物學科學特別是神經科學是一資有重大意義的變革。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。些技術的出現自然將細胞水平和分子水平的生理學研究聯系在一起,同時又將神經科學的不同分野必然地融匯在一起,改變了既往各個分野互不聯系、互不滲透,阻礙人們很全認識能力的弊端。膜片鉗放大器工作模式可以是電壓鉗,也可以是電流鉗。

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膜片鉗技術——打開細胞電生理之門:定義:膜片鉗技術被稱為研究離子通道的“金標準”,是一種基于電工學和電化學原理的分析手段,可以通過檢測細胞的電信號(電生理性質)來研究化學物質、電、機械力等刺激因素對細胞功能的影響,從而幫助揭示細胞在生命活動中的化學和生物學機制。原理: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,由于電極與細胞膜的高阻封接,在電極籠罩下的那片膜事實上與膜的其他部分從電學上隔離,因此,此片膜內開放所產生的電流流進玻璃吸管,用一個極為敏感的電流監視器(膜片鉗放大器)測量此電流強度,就替代單一離子通道電流。膜片鉗技術的應用范圍:對藥物作用機制的研究。紹興細胞生物學膜片鉗電生理技術原理

膜片鉗和電壓鉗的區別:膜電位固定的方法不同。紹興細胞生物學膜片鉗電生理技術原理

膜片鉗實驗常見問題及解決方法: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。紹興細胞生物學膜片鉗電生理技術原理

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