内面向外膜片(inside-outpatch)高阻封接形成后,在将微管电极轻轻提起,使其与细胞分离,电极端形成密封小泡,在空气中短暂暴露几秒钟后,小泡破裂再回到溶液中就得到“内面向外”膜片。此时膜片两侧的膜电位由固定电位和电压脉冲控制。浴槽电位是地电位,膜电位等于玻管电位的负值。如放大器的电流监视器输出是非反向的,则输出将与膜电流(Im)的负值相等。外面向外膜片(out-sidepatch)高阻封接形成后,继续以负压抽吸,膜片破裂再将玻管慢慢地从细胞表面垂直地提起,断端游离部分自行融合成脂质双层,此时高阻封接仍然存在。而膜外侧面接触浴槽液。这种膜片形式应测膜片电阻,并消除漏电流和电容电流。整个过程要当心是否形成囊泡。如果浴槽保持地电位水平,膜电位即与玻管电位相等。如放大器是非反向的,放大器的输出将与Im值相等。全细胞膜片钳记录是应用较早,也是普遍的钳位技术。芬兰细胞膜片钳离子通道
向电极连续施加1mV、10~50ms的阶跃脉冲,电极入水后电阻约为4~6mΩ。此时,在计算机屏幕显示框中可以看到测试脉冲产生的电流波形。刚开始的时候增益不要设置太高,一般可以是1~5mV/PA,避免放大器饱和。由于细胞外液和电极液离子组成的差异导致液体接界电位,电极刚入水时测试波形的基线不在零线上。因此,需要将保持电压设置为0mV,并调整“电极不平衡控制”,使电极DC电流接近于零。当使用微操作器使电极靠近细胞时,当电极前缘接触细胞膜时,密封电阻指标Rm会上升,当电极轻微下压时,Rm指标会进一步上升。当通过细塑料管对电极施加轻微负压,且细胞膜特性良好时,Rm一般会在1min内迅速上升,直至形成Gω级高阻密封。一般在Rm达到100MΩ左右时,在电极前端施加一个轻微的负电压(-30~-30~-10mV),有利于gω密封的形成。此时的现象是电流波形再次变平,使电极从-40到-90mV超极化,有助于加速形成密封。为了确认gωseal的形成,可以提高放大器的增益,因此可以观察到除了脉冲电压开始和结束时的容性脉冲超前电流外,电流波形仍然是平坦的。德国多通道膜片钳解决方案在细胞膜的电兴奋过程中,脂质层膜电容的反应是被动的,其电流电压曲线是线性的。
全细胞膜片钳记录(whole-cellpatch-clamprecording)是应用*早,也是*广的钳位技术,它相当于连续的单电极电压钳位记录,也就是说全细胞记录类似于传统的细胞内记录,但它具有更大的优越性,如高分辨率、低噪声、极好的稳定性以及能控制细胞内的成分等。全细胞记录技采测定的是一个细胞内全部**通道的电流,记录过程中电极的溶液取代了原细胞质的成分。虽然膜片钳记录技术与*初的单电极电压钳位相比进步了很多,尤其在单离子通道钳位记录方面,细胞或脑片的组织选择及实验溶液的制备仍然是很重要的步骤。滔博生物TOP-Bright专注基于多种离子通道靶点的化合物体外筛选,服务于全球药企的膜片钳公司,快速获得实验结果,专业团队,7*45小时随时人工在线咨询.
高阻封接技术还明显降低了电流记录的背景噪声,从而戏剧性地提高了时间、空间及电流分辨率,如时间分辨率可达10μs、空间分辨率可达1平方微米及电流分辨率可达10-12A。影响电流记录分辨率的背景噪声除了来自于膜片钳放大器本身外,主要还是信号源的热噪声。信号源如同一个简单的电阻,其热噪声为σn=4Kt△f/R式中σn为电流的均方差根,K为波尔兹曼常数,t为温度,△f为测量带宽,R为电阻值。可见,要得到低噪声的电流记录,信号源的内阻必需非常高。如在1kHz带宽,10%精度的条件下,记录1pA的电流,信号源内阻应为2GΩ以上。电压钳技术只能测量内阻通常达100kΩ~50MΩ的大细胞的电流,从而不能用常规的技术和制备达到所要求的分辨率。膜片钳通常由两个平行的、弯曲的钳臂组成,钳臂的末端有一对夹持垫,可以夹住薄片材料。
实验溶液浸溶细胞溶液和微电极玻璃管内的填充液成分对全细胞膜片钳记录也是很重要的内容,这关系到封接的容易程度、细胞存活状态及膜电位的状态等。在实验记录过程中,尤其是神经生物学实验,需要迅速更换细胞浸溶液浓度以免受体敏感性降低(desensitization)或需要模拟快速突触反应的寿命。原则上细胞的浸溶液成分或玻璃管内填充液成分应该与细胞外或细胞内间质的成分相似,实际研究中,为了探讨某些通道或电位特性,对这些实验溶液的成分或浓度会作必要调整,没有哪种溶液是理想的。滔博生物TOP-Bright专注基于多种离子通道靶点的化合物体外筛选,服务于全球药企的膜片钳公司,快速获得实验结果,专业团队,7*46小时随时人工在线咨询.不同的全自动膜片钳技术所采用的原理也不完全相同。芬兰细胞膜片钳离子通道
封接(seal)是膜片钳记录的关键步骤之一。芬兰细胞膜片钳离子通道
膜片钳技术是由诺贝尔奖获得者Neher和Sakmann于1976年发展起来的一种记录细胞膜离子通道电生理活动的技术。该技术的应用连接了细胞水平和分子水平的生理学研究,已成为现代细胞电生理学研究的常规方法。它广泛应用于生物学、生理学、病理学、药理学、神经科学、植物和微生物学,并取得了丰硕的研究成果。膜片钳技术点燃了细胞和分子水平生理学研究的**之火,并与基因克隆技术并驾齐驱,给生命科学研究带来了巨大的推动力。钙成像技术***用于实时监测神经元、心肌和各种细胞内钙离子的变化,从而检测神经元和心肌的活动。这些技术是人们观察神经和各种细胞活动的直接手段,现已发展成为生命科学研究的热点,也是国家自然科学基金鼓励申报的重要领域。芬兰细胞膜片钳离子通道