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。膜片鉗使用操作流程及注意事項:在儀器使用以前及使用之后按按照使用時長做好登記工作。合肥神經(jīng)生物學實用膜片鉗研究方案
膜片鉗操作實驗:膜片鉗實驗難度大、技術(shù)要求高,要掌握有關技術(shù)和方法雖不是很困難的事,但要從一大批的實驗數(shù)據(jù)中,經(jīng)過處理和分析,得出有意義、有價值的結(jié)果和結(jié)論,就顯得不那么容易,有許多需要注意和考慮的問題,包括減少噪音,避免電極前端的污染,提高封接成功率,具體實驗過程中還需要考慮如何選取記錄模式,為記錄特定離子電流如何選擇電極內(nèi)、外液,如何選擇阻斷劑、激動劑,如何進行正確的數(shù)據(jù)采集等許多更為復雜的問題,還需在科研實踐中不斷地探索和解決。徐州醫(yī)學膜片鉗電生理技術(shù)原理膜片鉗技術(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。
膜片鉗技術(shù)基本原理與特點: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。該技術(shù)的主要缺陷是必須在細胞內(nèi)插入兩個電極,對細胞損傷很大,在小細胞如神經(jīng)元,就難以實現(xiàn),又因細胞形態(tài)復雜,很難保持細胞膜各處生物特性的一致。
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。目前電壓鉗主要用于巨大細胞的全性能電流的研究。
膜片鉗系統(tǒng)有如下應用局限性(1)光能應用于懸浮細胞的紀錄,因此大部分的紀錄對象為化細胞,而對于需要貼壁生長的大多數(shù)正常細胞,現(xiàn)有的自動膜片鉗系統(tǒng)就無法紀錄;(2)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,大部分是工具細胞如化細胞,此類細胞有比較強的細胞膜可以禁得起各種人為操作,而許多具有研究價值的細胞(例如元代培養(yǎng)的神經(jīng)元)胞膜較弱容易破裂,且胞體表面不規(guī)整,現(xiàn)有的自動膜片鉗系統(tǒng)難以派上用場。因此,迫切需要一種新型的全自動膜片鉗電生理紀錄系統(tǒng)來解決以上問題。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。湖州細胞生物學膜片鉗成像網(wǎng)站
傳統(tǒng)的細胞培養(yǎng)膜片鉗系統(tǒng)由人工操作,實驗人員在取得元代細胞。合肥神經(jīng)生物學實用膜片鉗研究方案
膜片鉗技術(shù)的基本原理是通過負反饋使得膜電位與指令電壓相等,在電壓鉗制的條件下記錄膜電流。上面是電阻反饋式膜片鉗放大器的電路示意圖。A1為一極高輸入阻抗、極低噪聲的場效應管運算放大器,由于A1極高的開環(huán)增益使得兩個輸入端的電壓幾乎完全相等,使用膜片鉗全細胞記錄技術(shù)觀察拮抗劑對煙堿受體激動劑量效曲線的影響,從而實現(xiàn)電壓鉗制。Rf為一數(shù)值可切換的反饋電阻,分別對應于不同的電流記錄范圍,其中高值反饋電阻具有極高的電阻和極低的雜散電容,是決定放大器單通道記錄性能的基本元件。合肥神經(jīng)生物學實用膜片鉗研究方案