膜片钳技术是通过微玻管电极(膜片电极或膜片吸管)接触细胞膜,用千兆欧姆以上的阻抗使之封接,在电学上分隔和电极尖开口处相接的细胞膜的小区域(膜片)以及其周围,在此基础上固定点位,对这膜片上的离子通道的离子电流(pA级)进行监测记录的方法。测量回路的中心部分是使用场效应管运算放大器构成的I-V转换器。当场效应管运算放大器的正负输入端子是等电位,向正输入端子施加指令电位时,因为短路负端子以及膜片都可等电位地达到钳制的作用,字膜片微电极与默片之间形成10GΩ以上封接时,其间达到Z小的分流电流。应用膜片钳技术可以直接观察和分辨单离子通道电流及其开闭时程。黄山医学膜片钳成像

膜片钳使用的注意事项:1.为了防止尘埃、静电伤害机器,每天做实验前请用清水拖地。2.拉制仪使用前需预热15-30min。3.银丝电极及地线发白时,请先用砂纸轻微打磨,再浸入新鲜的次氯酸钠溶液镀氯化银,如果银丝电极30min未变黑,则考虑更换次氯酸钠。4.先开放大器,后开软件;先关软件,后关放大器。5.非必须用到汞灯时请不要打开汞灯电源,打开后至少需1个小时才可关闭。6.在放大器打开时不能用手、金属物品或其它导电的物品接触电极丝(包括地线),在取放细胞片时请关闭放大器。绍兴医学膜片钳电生理技术技术全细胞膜片钳模式下有电压钳记录和电流钳记录两种。

膜片钳操作实验:膜片钳放大器是整个实验系统中的中心,它可用来作单通道或全细胞记录,其工作模式可以是电压钳,也可以是电流钳。从原理来说,膜片钳放大器的探头电路即I-V变换器有两种基本结构形式,即电阻反馈式和电容反馈式,前者是一种典型的结构,后者因用反馈电容取代了反馈电阻,降低了噪声,所以特别适合很低噪声的单通道记录。由于供膜片钳实验的专门计算机硬件及相应的软件程序的相继出现,使得膜片钳实验操作简便、效率提高。如与EPC-9型膜片钳放大器(内含ITC-16数据采集/接口卡)配套使用的软件PULSE/PULSEFIT,它既可产生刺激波形,控制数据采集,又可分析数据,同时具有用于膜电容监测的锁相放大器,多种软件功能集成于一体。
膜片钳系统有如下应用局限性(1)光能应用于悬浮细胞的纪录,因此大部分的纪录对象为化细胞,而对于需要贴壁生长的大多数正常细胞,现有的自动膜片钳系统就无法纪录;(2)在纪录对象上,目前的膜片钳系统只能纪录胞膜形状平整饱满的细胞,大部分是工具细胞如化细胞,此类细胞有比较强的细胞膜可以禁得起各种人为操作,而许多具有研究价值的细胞(例如元代培养的神经元)胞膜较弱容易破裂,且胞体表面不规整,现有的自动膜片钳系统难以派上用场。因此,迫切需要一种新型的全自动膜片钳电生理纪录系统来解决以上问题。膜片钳系统有如下应用局限性:大部分的纪录对象为化细胞,而对于需要贴壁生长的大多数正常细胞。

膜片钳记录的几种形式:全细胞记录构型(whole-cell recording) 高阻封接形成后,继续以负压抽吸使电极管内细胞膜破裂,电极胞内液直接相通,而与浴槽液绝缘,这种形式称为“全细胞”记录。它既可记录膜电位又可记录膜电流。其中膜电位可在电流钳情况下记录,或将玻管连到标准高阻微电极放大器上记录。在电压钳条件下记录到的大细胞全细胞电流可达nA级,全细胞钳的串联电阻(玻管和细胞内部之间的电阻)应当补偿。任何流经膜的电流均流经这一电阻,所引起的电压降将使玻管电压不同于细胞内的真正电位。电流愈大,愈需对串联电阻进行补偿。膜片钳技术本质上也属于电压钳范畴。绍兴医学膜片钳电生理技术技术
膜片钳系统有如下应用局限性:胞体表面不规整,现有的自动膜片钳系统难以派上用场。黄山医学膜片钳成像
膜片钳操作实验:在大多数膜片钳实验,要求所有实验仪器及设备均具有良好的机械稳定性,以使微电极与细胞膜之间的相对运动尽可能小。防震工作台放置倒置显微镜和与之固定连接的微操纵器,其他设备置于台外。屏蔽罩由铜丝网制成,接地以防止周围环境的杂散电场对膜片钳放大器的探头电路的干扰。仪器设备架要靠近工作台,便于测量仪器与光学仪器配接。倒置显微镜是膜片钳实验系统的主要光学部件,它不光具有较好的视觉效果,便于将玻璃电极与细胞的顶部接触,而且是借助移动物镜来实现聚焦,具有较好的机械稳定性。视频监视器主要是用来监视实验过程中的操作,特别是能将封接参数(如封接阻抗)与细胞的形态对应,以实现良好的封接。黄山医学膜片钳成像
膜片钳在通道研究中的重要作用:利用膜片钳技术还可以用于药物在其靶受体上作用位点的分析。如神经元烟碱受体为配体门控性离子通道,膜片钳全细胞记录技术通过记录烟碱诱发电流,可直观地反映出神经元烟碱受体活动的全过程,包括受体与其激动剂和拮抗剂的亲和力,离子通道开放、关闭的动力学特征及受体的失敏等活动。使用膜片钳全细胞记录技术观察拮抗剂对烟碱受体激动剂量效曲线的影响,来确定其作用的动力学特征。然后根据分析拮抗剂对受体失敏的影响,拮抗剂的作用是否有电压依赖性、使用依赖性等特点,可从功能上区分拮抗剂在烟碱受体上的不同作用位点,即判断拮抗剂是作用在受体的激动剂识别位点,离子通道抑或是其它的变构位点上。在离子通...