膜片鉗使用的基本方法是,把經(jīng)過加熱拋光的玻璃微電極在液壓推進器的操縱下,與清潔處理過的細胞膜形成高阻抗封接,導致電極內(nèi)膜片與電極外的膜在電學上和化學上隔離起來,由于電性能隔離與微電極的相對低電阻(1~5MΩ),只要對微電極施以電壓就能對膜片進行鉗制,從微電極引出的微小離子電流通過高分辨、低噪聲、高保真的電流-電壓轉(zhuǎn)換放大器輸送至電子計算機進行分析處理。膜片鉗技術(shù)實現(xiàn)的關(guān)鍵是建立高阻抗封接,并能通過特定的記錄儀器反映這些變化,因而,膜片鉗實驗室除了一般電生理實驗所需的儀器外,還特需防震工作臺、屏蔽罩、膜片鉗放大器、三維液壓操縱器、倒置顯微鏡、數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)記錄和分析系統(tǒng)等。膜片鉗技術(shù)是在電壓鉗技術(shù)發(fā)展起來的,電壓鉗是利用負反饋技術(shù)將膜電位在空間和時間上固定于某一測定值。廣州藥理學離子通道
膜片鉗技術(shù)基本原理與特點:又由于玻璃微電極管徑很小,其下膜面積光約1 μm2,在這么小的面積上離子通道數(shù)量很少,一般只有一個或幾個通道,經(jīng)這一個或幾個通道流出的離子數(shù)量相對于整個細胞來講很少,可以忽略,也就是說電極下的離子電流對整個細胞的靜息電位的影響可以忽略,那么,只要保持電極內(nèi)電位不變,則電極下的一小片細胞膜兩側(cè)的電位差就不變,從而實現(xiàn)電位固定另外,高阻封接技術(shù)還很大降低了電流記錄的背景噪聲,從而戲劇性地提高了時間、空間及電流分辨率,如時間分辨率可達10 μs、空間分辨率可達1平方微米及電流分辨率可達10-12 A。廣州藥理學離子通道膜片鉗系統(tǒng)有如下應(yīng)用局限性:大部分是工具細胞如化細胞。
膜片鉗使用的注意事項:1.為了防止塵埃、靜電傷害機器,每天做實驗前請用清水拖地。2.拉制儀使用前需預熱15-30min。3.銀絲電極及地線發(fā)白時,請先用砂紙輕微打磨,再浸入新鮮的次氯酸鈉溶液鍍氯化銀,如果銀絲電極30min未變黑,則考慮更換次氯酸鈉。4.先開放大器,后開軟件;先關(guān)軟件,后關(guān)放大器。5.非必須用到汞燈時請不要打開汞燈電源,打開后至少需1個小時才可關(guān)閉。6.在放大器打開時不能用手、金屬物品或其它導電的物品接觸電極絲(包括地線),在取放細胞片時請關(guān)閉放大器。膜片鉗技術(shù)用特制的玻璃微吸管吸附于細胞表面,使之形成10~100MΩ的高阻封接,被孤立的小膜片面積為微米數(shù)量級,因此封接范圍內(nèi)細胞膜光有少數(shù)離子通道。
膜片鉗記錄的幾種形式:細胞吸附膜片(cell-attached patch) 將兩次拉制后經(jīng)加熱拋光的微管電極置于清潔的細胞膜表面上,形成高阻封接,在細胞膜表面隔離出一小片膜,既而通過微管電極對膜片進行電壓鉗制,高分辨測量膜電流,稱為細胞貼附膜片。由于不破壞細胞的完整性,這種方式又稱為細胞膜上的膜片記錄。此時跨膜電位由玻管固定電位和細胞電位決定。因此,為測定膜片兩側(cè)的電位,需測定細胞膜電位并從該電位減去玻管電位。從膜片的通道活動看,這種形式的膜片是極穩(wěn)定的,因細胞骨架及有關(guān)代謝過程是完整的,所受的干擾小。膜片鉗使用操作流程及注意事項:電熱加熱線溫度很高,在使用時注意避免燙傷。
膜片鉗操作實驗:膜片鉗放大器是整個實驗系統(tǒng)中的中心,它可用來作單通道或全細胞記錄,其工作模式可以是電壓鉗,也可以是電流鉗。從原理來說,膜片鉗放大器的探頭電路即I-V變換器有兩種基本結(jié)構(gòu)形式,即電阻反饋式和電容反饋式,前者是一種典型的結(jié)構(gòu),后者因用反饋電容取代了反饋電阻,降低了噪聲,所以特別適合很低噪聲的單通道記錄。由于供膜片鉗實驗的專門計算機硬件及相應(yīng)的軟件程序的相繼出現(xiàn),使得膜片鉗實驗操作簡便、效率提高。如與EPC-9型膜片鉗放大器(內(nèi)含ITC-16數(shù)據(jù)采集/接口卡)配套使用的軟件PULSE/PULSEFIT,它既可產(chǎn)生刺激波形,控制數(shù)據(jù)采集,又可分析數(shù)據(jù),同時具有用于膜電容監(jiān)測的鎖相放大器,多種軟件功能集成于一體。膜片鉗系統(tǒng)有如下應(yīng)用局限性:在紀錄對象上,目前的膜片鉗系統(tǒng)只能紀錄胞膜形狀平整飽滿的細胞。嘉興醫(yī)學腦定位膜片鉗設(shè)計公司
膜片鉗技術(shù)是電生理記錄的常用手段,目前在科學研究中使用越來越普遍。廣州藥理學離子通道
膜片鉗技術(shù)本質(zhì)上也屬于電壓鉗范疇,兩者的區(qū)別關(guān)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(shù)目不同。電壓鉗技術(shù)主要是通過保持細胞跨膜電位不變,并迅速控制其數(shù)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(fā)揮著其他技術(shù)不能替代的作用。廣州藥理學離子通道