膜片钳技术是一种用于研究生物细胞膜离子通道的实验方法。它通过在细胞膜上形成小孔,从而对细胞膜的离子通道进行精确的电生理记录和描述。在膜片钳实验中,研究人员通常会先将细胞膜上的脂质双层通过特殊设备进行穿刺,形成一个小孔。然后,他们将一个玻璃微电极插入这个小孔中,以接触并测量细胞膜内部的电位变化。这个玻璃微电极的端非常细,不会对细胞膜产生太大的干扰。通过膜片钳技术,科学家可以精确地测量离子通道的活动,从而了解离子通道在细胞生理学中的作用。例如,他们可以测量离子通道在不同刺激下如何开启或关闭,以及这些变化如何影响细胞的电活动和化学信号传递。此外,膜片钳技术还可以用于研究和鉴定新的药物靶点。通过观察药物对离子通道活动的影响,科学家可以评估新药对特定疾病的zhi疗潜力。总的来说,膜片钳技术是一种非常有用的实验方法,它为我们提供了深入研究细胞膜离子通道以及药物作用机制的工具。对离子通道功能的研究,主要采用记录离子通道电流来间接反映离子通道功能。德国高通量全自动膜片钳脑片
膜片钳技术:从一小片膜(约几平方微米)上获取电子信息的技术,即保持跨膜电压恒压箝位的技术,从而测量通过膜的离子电流。通过研究离子通道中的离子流动,可以了解离子输运、信号传递等信息。基本原理:利用负反馈电子电路,将前排微电极吸附的细胞膜电位固定在一定水平,动态或静态观察通过通道的微小离子电流,从而研究其功能。一种研究离子通道的电生理技术是施加负压,使玻璃微电极前沿(开口直径约1μm)与细胞膜紧密接触,形成高阻抗密封,可以准确记录离子通道的微小电流。可制备成三种单通道记录模式:细胞贴附、内面向外、外面向内,以及另一种多通道全细胞记录模式。膜片钳技术实现了小膜的隔离和高阻密封的形成。由于高阻密封,背景噪声水平降低,记录频带范围相对变宽,分辨率提高。此外,它还具有良好的机械稳定性和化学绝缘性。小膜隔离使得研究单个离子通道成为可能。日本全细胞膜片钳高阻抗封接Neher创膜片钳的膜电容检测与碳纤电极电化学检测联合运用的技术。
ePatch的一些设计亮点还包括:可以在软件中用数据记录实验,不用带专门的实验笔记本,也不用担心这个笔记本上记录的内容找不到对应的数据,系统会一一对应。电压电流刺激模式的编辑就更蠢了。很多模块可以直接拖拽,并配有样图,让你对自己编辑的程序一目了然。实时全电池参数估计,包括强大的密封电阻、膜电容、膜电阻等重要参数在线分析功能,包括电压钳模式下的I/Vgraph、eventdetection、FFT,电流钳模式下的APthresholddetection、APfrequency、APslope等数据可以多种格式保存。如果你是程序员,可以支持使用Matlab进行数据分析。如果没有这样的经历,就没有问题。数据可以保存为Clampfit,以便直接分析。
1937年,Hodgkin和Huxley在乌贼巨大神经轴突细胞内实现细胞内电记录,获1963年Nobel奖1946年,凌宁和Gerard创造拉制出前列直径小于1μm的玻璃微电极,并记录了骨骼肌的电活动。玻璃微电极的应用使的电生理研究进行了重命性的变化。Voltageclamp(电压钳技术)由Cole和Marmont发明,并很快由Hodgkin和Huxley完善,真正开始了定量研究,建立了H一H模型(膜离子学说),是近代兴奋学说的基石。1948年,Katz利用细胞内微电极技术记录到了终板电位;1969年,又证实N—M接触后的Ach以"量子式"释放,获1976年Nobel奖。1976年,德国的Neher和Sakmann发明PatchClamp(膜片钳)。并在蛙横纹肌终板部位记录到乙酰胆碱引起的通道电流。 屯流钳素向细胞内注入刺激电流,记录膜电位对刺激电流的反应。
电压钳的缺点:目前电压钳技术主要用于研究巨火细胞的全细胞电流,特别是在分子克隆卵母细胞表达电流的鉴定中,发挥着不可替代的作用。然而,它也有其致命的弱点:1。微电极需要刺穿细胞膜进入细胞,导致细胞质丢失,破坏细胞生理功能的完整性;2、不能确定单通道电流。由于电压钳位薄膜面积大,包含大量随机开关的通道,背景噪声大,往往会掩盖单通道的电流。3.在小细胞(如直径10-30μm的哺乳动物细胞)上进行电压钳实验,技术难度更大。因为电极需要插入到细胞中,所以微电极的前端必须做得非常薄。如此薄的前端导致电极阻抗较大,往往为60~-80mω或120~150MΩ(视灌注液不同而定)。如此大的电极阻抗,不利于用细胞内电流钳或电压钳记录时,短时间(0.1μs)内将电流注入细胞,从而达到钳制膜电压或膜电流的目的。此外,插在小电池上的两个电极会产生电容并降低电压测量电极的反应能力。离子通道是一种特殊的膜蛋白,它横跨整个膜结构,是细胞内部与部外联系的桥梁和细胞内外物质交换的孔道。日本全细胞膜片钳高阻抗封接
膜片钳技术实现了小片膜的孤立和高阻封接的形成。德国高通量全自动膜片钳脑片
1980年,Sigworth、Hamill、Neher等在记录电极内施加负压吸引,得到了10~100GΩ的高阻封接(gigaseal),降低记录噪声,实现了单根电极既钳制膜电位又记录单通道电流。获1991年Nobel奖。1955年,Hodgkin和Keens应用电压钳(Voltageclap)在研究神经轴突膜对钾离子通透性时发现放射性钾跨轴突膜的运动很像是通过许多狭窄空洞的运动,并提出了"通道"的概念。1963年,描述电压门控动力学的Hodgkin-Hx上模型(简称H-H模型)荣获谱贝尔医学/生理学奖。1976年,Neher和Sakmann建立膜片钳(Patchclamp)按术。1983年10月,《Single-ChannelRecording》一书问世,奠定了膜片钳技术的里程碑。1991年,Neher和Sakmann的膜片铺技术荣获诺贝尔医学/生理学奖。德国高通量全自动膜片钳脑片