美國(guó)高通量全自動(dòng)膜片鉗解決方案

1937年，Hodgkin和Huxley在烏賊巨大神經(jīng)軸突細(xì)胞內(nèi)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)電記錄，獲1963年Nobel獎(jiǎng)1946年，凌寧和Gerard創(chuàng)造拉制出前列直徑小于1μm的玻璃微電極，并記錄了骨骼肌的電活動(dòng)。玻璃微電極的應(yīng)用使的電生理研究進(jìn)行了重命性的變化。Voltageclamp（電壓鉗技術(shù)）由Cole和Marmont發(fā)明，并很快由Hodgkin和Huxley完善，真正開始了定量研究，建立了H一H模型（膜離子學(xué)說），是近代興奮學(xué)說的基石。1948年，Katz利用細(xì)胞內(nèi)微電極技術(shù)記錄到了終板電位;1969年，又證實(shí)N—M接觸后的Ach以"量子式"釋放，獲1976年Nobel獎(jiǎng)。1976年，德國(guó)的Neher和Sakmann發(fā)明PatchClamp（膜片鉗）。并在蛙橫紋肌終板部位記錄到乙酰膽堿引起的通道電流。滔博生物TOP-Bright專注基于多種離子通道靶點(diǎn)的化合物體外篩選,服務(wù)于全球藥企的膜片鉗公司,快速獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果,專業(yè)團(tuán)隊(duì),7*42小時(shí)隨時(shí)人工在線咨詢.國(guó)內(nèi)外質(zhì)優(yōu)膜片鉗機(jī)構(gòu),滔博生物,7*24小時(shí)隨時(shí)人工在線咨詢.美國(guó)高通量全自動(dòng)膜片鉗解決方案

對(duì)電極持續(xù)施加一個(gè)1mV、10～50ms的階躍脈沖刺激，電極入水后電阻約4～6MΩ，此時(shí)在計(jì)算機(jī)屏幕顯示框中可看到測(cè)試脈沖產(chǎn)生的電流波形。開始時(shí)增益不宜設(shè)得太高，一般可在1～5mV/pA，以免放大器飽和。由于細(xì)胞外液與電極內(nèi)液之間離子成分的差異造成了液結(jié)電位，故一般電極剛?cè)胨畷r(shí)測(cè)試波形基線并不在零線上，須首先將保持電壓設(shè)置為0mV，并調(diào)節(jié)“電極失調(diào)控制“使電極直流電流接近于零。用微操縱器使電極靠近細(xì)胞，當(dāng)電極前列與細(xì)胞膜接觸時(shí)封接電阻指示Rm會(huì)有所上升，將電極稍向下壓，Rm指示會(huì)進(jìn)一步上升。通過細(xì)塑料管向電極內(nèi)稍加負(fù)壓，細(xì)胞膜特性良好時(shí)，Rm一般會(huì)在1min內(nèi)快速上升，直至形成GΩ級(jí)的高阻抗封接。一般當(dāng)Rm達(dá)到100MΩ左右時(shí)，電極前列施加輕微負(fù)電壓(-30～-10mV)有助于GΩ封接的形成。此時(shí)的現(xiàn)象是電流波形再次變得平坦，使電極超極化由-40到-90mV，有助于加速形成封接。為證實(shí)GΩ封接的形成，可以增加放大器的增益，從而可以觀察到除脈沖電壓的首尾兩端出現(xiàn)電容性脈沖前列電流之外，電流波形仍呈平坦?fàn)?。芬蘭膜片鉗單細(xì)胞脂質(zhì)層電導(dǎo)很低，由于雙分子層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，形成了細(xì)胞的膜電容，通道蛋白開閉狀況主要決定了膜電導(dǎo)的數(shù)值。

膜片鉗的應(yīng)用范圍：1.單離子通道(如鈉、鉀)的功能研究；2.心肌細(xì)胞離子通道研究（尤其與藥物作用相關(guān)的）；3.常規(guī)與病理的離子通道作用機(jī)制研究；4.單細(xì)胞的形態(tài)與功能關(guān)系的研究；5.心血管藥理學(xué)的研究；6.腦片膜片鉗（證實(shí)了腦組織在體外也能存活并保持很好的活性狀態(tài)，能使對(duì)腦細(xì)胞的研究更接近生理狀態(tài)下的情況，可檢驗(yàn)不同腦區(qū)間的神經(jīng)通路與功能鏈接）；7.神經(jīng)環(huán)路的研究（光遺傳或化學(xué)遺傳病毒載體表達(dá)的驗(yàn)證）；8.神經(jīng)突觸可塑性的研究。

光遺傳學(xué)調(diào)控技術(shù)是近幾年正在迅速發(fā)展的一項(xiàng)整合了光學(xué)、基因操作技術(shù)、電生理等多學(xué)科交叉的生物技術(shù)。NatureMethods雜志將此技術(shù)評(píng)為"Methodoftheyear2010"[19]；美國(guó)麻省理工學(xué)院科技評(píng)述（MITTechnologyReview，2010）在其總結(jié)性文章"Theyearinbiomedicine"中指出：光遺傳學(xué)調(diào)控技術(shù)現(xiàn)已經(jīng)迅速成為生命科學(xué)，特別是神經(jīng)和心臟研究領(lǐng)域中熱門的研究方向之一。目前這一技術(shù)正在被全球幾百家從事心臟學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和神經(jīng)工程研究的實(shí)驗(yàn)室使用，幫助科學(xué)家們深入理解大腦的功能，進(jìn)而為深刻認(rèn)識(shí)神經(jīng)、精神疾病、心血管疾病的發(fā)病機(jī)理并研發(fā)針對(duì)疾病干預(yù)和的新技術(shù)。離子和離子通道是細(xì)胞興奮的基礎(chǔ)，亦即產(chǎn)生生物電信號(hào)的基礎(chǔ)，生物電信號(hào)通常用電學(xué)或電子學(xué)方法進(jìn)行測(cè)量。

膜片鉗在通道研究中起著重要的作用。膜片鉗技術(shù)可以直接觀察和區(qū)分單個(gè)離子通道電流及其開閉時(shí)間，區(qū)分離子通道的離子選擇性，同時(shí)發(fā)現(xiàn)新的離子通道和亞型，在記錄單細(xì)胞電流和全細(xì)胞電流的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步計(jì)算細(xì)胞膜上的通道數(shù)和開放概率。也可用于研究某些細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外物質(zhì)對(duì)離子通道的開閉和通道電流的影響。同時(shí)用于研究細(xì)胞信號(hào)的跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞分泌機(jī)制。結(jié)合分子克隆和定點(diǎn)突變技術(shù)，膜片鉗技術(shù)可用于研究離子通道的分子結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能的關(guān)系。膜片鉗技術(shù)也可用于分析藥物對(duì)其靶受體的作用位點(diǎn)。例如，神經(jīng)元煙堿受體是配體門控離子通道，膜片鉗全細(xì)胞記錄技術(shù)可以通過記錄煙堿誘發(fā)電流，直接反映神經(jīng)元煙堿受體活動(dòng)的全過程，包括受體與其激動(dòng)劑和拮抗劑的親和力、離子通道開閉的動(dòng)態(tài)特征、受體的***等。用膜片鉗全細(xì)胞記錄技術(shù)觀察拮抗劑對(duì)煙堿受體興奮的量效曲線的影響，以確定其作用的動(dòng)態(tài)特征。然后根據(jù)拮抗劑對(duì)受體***的影響分析，拮抗劑的作用是否是電壓依賴性和使用依賴性的，我們可以從功能上區(qū)分拮抗劑對(duì)煙堿受體的不同作用位點(diǎn)，即判斷拮抗劑是作用于受體的激動(dòng)劑識(shí)別位點(diǎn)、離子通道還是其他變構(gòu)位點(diǎn)。封接（seal）是膜片鉗記錄的關(guān)鍵步驟之一。德國(guó)全自動(dòng)膜片鉗廠家

膜片鉗放大器系統(tǒng)包括三個(gè)成分：膜片鉗放大器、數(shù)模模數(shù)轉(zhuǎn)換器、采集分析軟件，我們俗稱三件套。美國(guó)高通量全自動(dòng)膜片鉗解決方案

向電極連續(xù)施加1mV、10~50ms的階躍脈沖，電極入水后電阻約為4~6mΩ。此時(shí)，在計(jì)算機(jī)屏幕顯示框中可以看到測(cè)試脈沖產(chǎn)生的電流波形。剛開始的時(shí)候增益不要設(shè)置太高，一般可以是1~5mV/PA，避免放大器飽和。由于細(xì)胞外液和電極液離子組成的差異導(dǎo)致液體接界電位，電極剛?cè)胨畷r(shí)測(cè)試波形的基線不在零線上。因此，需要將保持電壓設(shè)置為0mV，并調(diào)整“電極不平衡控制”，使電極DC電流接近于零。當(dāng)使用微操作器使電極靠近細(xì)胞時(shí)，當(dāng)電極前緣接觸細(xì)胞膜時(shí)，密封電阻指標(biāo)Rm會(huì)上升，當(dāng)電極輕微下壓時(shí)，Rm指標(biāo)會(huì)進(jìn)一步上升。當(dāng)通過細(xì)塑料管對(duì)電極施加輕微負(fù)壓，且細(xì)胞膜特性良好時(shí)，Rm一般會(huì)在1min內(nèi)迅速上升，直至形成Gω級(jí)高阻密封。一般在Rm達(dá)到100MΩ左右時(shí)，在電極前端施加一個(gè)輕微的負(fù)電壓(-30~-30~-10mV)，有利于gω密封的形成。此時(shí)的現(xiàn)象是電流波形再次變平，使電極從-40到-90mV超極化，有助于加速形成密封。為了確認(rèn)gωseal的形成，可以提高放大器的增益，因此可以觀察到除了脈沖電壓開始和結(jié)束時(shí)的容性脈沖超前電流外，電流波形仍然是平坦的。美國(guó)高通量全自動(dòng)膜片鉗解決方案