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,其间达到很小的分流电流。膜片钳的应用:与药物作用有关的心肌离子通道。合肥医学离子通道原理
全细胞膜片钳模式下有电压钳记录和电流钳记录两种。电压钳记录的原理与电压钳技术相似,但有所不同:首先,全细胞电压钳记录只使用单根电极,但在电学效果上同时实现了电压钳制和电流记录。其次,电压钳记录的电极不细胞,对细胞造成的损伤较小,因而能用于小细胞如神经元的研究。电流钳记录则是通过钳制电极电流来测量膜电位。电流钳在本质上也是电压钳位,它将差分放大器的输出电流与指令电流相比较,然后将这个差动输出施加到放大器前级的倒相端,通过高速反馈使得同相端的电压与其相等,无论电极电流是否为零,都能从输出电压得到膜电位的准确数值。湖州神经生物学离子通道原理膜片钳放大器工作模式可以是电压钳,也可以是电流钳。
膜片钳技术操作方法:实验前准备:打开总电源及稳压电源,打开电脑、放大器,并开启程序软件,新建数据文档并准备开始试验;用P97微电极拉制仪拉制玻璃电极若干备用;检查减震台的减震效果,打开倒置显微镜,监视器和微操备用,取-血细胞将其中玻片取出放入小培美血中,置于倒置显微镜下,于低倍镜下寻找状态良好的细胞,并转入高倍镜下再次确认细胞状态及贴壁情况等,确认细胞后,取电极一根充灌电极内液,弹出气泡,然后套入银丝并插入探头中扭紧旋钮,用注射器管道给电极一点点正压,将电极入水,入水后,查案入水电阻,要在4-8M左右的电极才可以使用,通过调节微操,使电极不断向下接近细胞,待电极尖锐端逐渐变清晰并且将要接近细胞时停止向下,然后把电极移到细胞上方调节放大器上的调零旋钮以保证基线在零水平。
膜片钳技术之全细胞记录的实验流程:(1)破膜:加大微电极内的负压将细胞膜吸破,此时可见时间常数较大的全细胞膜电容电流的出现,以及方波电流的轻微加大。①可用嘴吸;②也可用注射器施加负压;③还可以在施加负压的基础上进行电击穿来破膜。若只用电击穿破膜,形成的入口电阻Ra较大。(2)细胞破膜后,若所用浴液的渗透压比电极内液的渗透压略高,则应该将所施加的负压力在几秒内或几十秒内去掉;反之,适当保留一点负压对破膜状态及细胞的稳定更有利。(3)全细胞膜电容补偿:调节全细胞膜电容补偿板块中的Cm和Rs进行膜电容电流补偿,使输出电流信号中细胞膜电容电流成分消失或变至较小。(4)串联电阻补偿:打开串联电阻补偿键,调节串联电阻补偿至不产生震荡为度。(5)漏减调节。(6)正式进入标本细胞的检测。膜片钳使用的注意事项:向玻璃微电极灌注内液时切勿灌太多,以防液体进入银丝底部增加噪声。
膜片钳技术之全细胞记录的优点:与传统的细胞内记录相比,全细胞记录也有很多好处,比如电极尖锐端开口较大,电阻只2~20MΩ,易于进行电压/电流钳制,噪声很大程度下降,电极电压降也变得很小,补偿非常容易。与单通道记录相比,单通道记录无法获得整个细胞的功能变化信息,而全细胞记录(尤其是脑片或在体记录)所获信息则能反映细胞功能(甚至细胞之间信息传递)的改变,加之易于更换细胞外液,所以,全细胞记录更适用于对离子通道的药理学研究,即加各种通道blocker啦,激动剂啦之类的。膜片钳的应用:心肌细胞通过各种离子通道对膜电位和动作电位稳态的维持而保持正常的功能。金华细胞生物学膜片钳技术研究方案
全自动膜片钳系统技术指标:药液交换非常迅速,作用时间快。合肥医学离子通道原理
膜片钳技术与其他生物检测技术的结合应用:1.膜片钳与光学显微成像技术结合应用:利用激光扫描共聚焦显微镜、双光子显微镜、荧光显微镜等技术可以对细胞进行实时成像研究,将膜片钳技术与光学显微成像技术结合使用不但可以检测细胞的电流变化情况,而且还可以对细胞的电信号传递活动进行成像观察。2.膜片钳与原子力显微镜结合应用:将膜片钳和AFM结合使用的技术可以提高细胞电生理检测的分辨率和灵敏度;而且,在获得细胞电生理信息的同时,还能获取细胞的生物力学性质,从而更很全地研究细胞的生理功能。合肥医学离子通道原理
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膜片钳法的各种模式:细胞吸附模式:将膜片微电极吸附在细胞膜上对但离子通道电流进行记录的模式。其优点是在细胞内环境保持正常的条件下可以对离子通道活动进行观察记录。但是由于不能认为直接地控制细胞内环境条件也不能确切的潘明细胞内点位,所以其缺点是不清楚膜片上的实效点位。膜内面向外模式:从细胞吸附模式将已形成巨阻抗封接的膜片微电极向上提起时,则膜片即从细胞体上被切割分隔下来,形成膜内面向外的模式。常规全细胞模式:在细胞吸附模式上将膜打穿成孔,记录膜片以外部位的全细胞膜的离子电流,这时全细胞模式。膜片钳技术的应用范围:对单细胞形态与功能关系的研究。芜湖全自动脑定位膜片钳膜片钳技术本质上也属于电压钳范畴,...