金華藥理學(xué)膜片鉗技術(shù)原理

膜片鉗使用的基本方法是，把經(jīng)過(guò)加熱拋光的玻璃微電極在液壓推進(jìn)器的操縱下，與清潔處理過(guò)的細(xì)胞膜形成高阻抗封接，導(dǎo)致電極內(nèi)膜片與電極外的膜在電學(xué)上和化學(xué)上隔離起來(lái)膜片鉗技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是建立高阻抗封接，并能通過(guò)特定的記錄儀器反映這些變化，記錄數(shù)據(jù)的過(guò)程，都需要細(xì)胞保持比較好的活性狀態(tài)，才能更加高效的獲得有效數(shù)據(jù)。因而，膜片鉗實(shí)驗(yàn)室除了一般電生理實(shí)驗(yàn)所需的儀器外，還特需防震工作臺(tái)、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。膜片鉗系統(tǒng)有如下應(yīng)用局限性：胞體表面不規(guī)整，現(xiàn)有的自動(dòng)膜片鉗系統(tǒng)難以派上用場(chǎng)。金華藥理學(xué)膜片鉗技術(shù)原理

膜片鉗記錄的幾種形式：全細(xì)胞記錄構(gòu)型(whole-cell recording)　高阻封接形成后，繼續(xù)以負(fù)壓抽吸使電極管內(nèi)細(xì)胞膜破裂，電極胞內(nèi)液直接相通，而與浴槽液絕緣，這種形式稱(chēng)為“全細(xì)胞”記錄。它既可記錄膜電位又可記錄膜電流。其中膜電位可在電流鉗情況下記錄，或?qū)⒉９苓B到標(biāo)準(zhǔn)高阻微電極放大器上記錄。在電壓鉗條件下記錄到的大細(xì)胞全細(xì)胞電流可達(dá)nA級(jí)，全細(xì)胞鉗的串聯(lián)電阻(玻管和細(xì)胞內(nèi)部之間的電阻)應(yīng)當(dāng)補(bǔ)償。任何流經(jīng)膜的電流均流經(jīng)這一電阻，所引起的電壓降將使玻管電壓不同于細(xì)胞內(nèi)的真正電位。電流愈大，愈需對(duì)串聯(lián)電阻進(jìn)行補(bǔ)償。金華藥理學(xué)膜片鉗技術(shù)原理膜片鉗使用操作流程及注意事項(xiàng)：拉制儀提前預(yù)熱（至少30min）。

膜片鉗操作實(shí)驗(yàn)：標(biāo)本制備根據(jù)研究目的的不同，可采用不同的細(xì)胞組織，如心肌細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、細(xì)胞等，現(xiàn)在幾乎可對(duì)各種細(xì)胞進(jìn)行膜片鉗的研究。對(duì)所采用的細(xì)胞，必須滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，一般多采用酶解分離法，也可采用細(xì)胞培養(yǎng)法；另外，由于與分子生物學(xué)技術(shù)的結(jié)合，現(xiàn)在也運(yùn)用分子克隆技術(shù)表達(dá)不同的離子通道，如利用非洲爪蟾卵母細(xì)胞表達(dá)外源性基因等。電極在實(shí)驗(yàn)前要灌注電極液，由于電極較細(xì)，因此在充灌前，電極內(nèi)液要用0.2 μm的濾膜進(jìn)行過(guò)濾。一般電極充灌可分灌尖(tipfilling)和后充兩步灌尖時(shí)將電極浸入內(nèi)液中5s即可。

膜片鉗技術(shù)基本原理與特點(diǎn)：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(shí)間、空間及電流分辨率，如時(shí)間分辨率可達(dá)10 μs、空間分辨率可達(dá)1平方微米及電流分辨率可達(dá)10-12 A。影響電流記錄分辨率的背景噪聲除了來(lái)自于膜片鉗放大器本身外，比較主要還是信號(hào)源的熱噪聲。一般只有一個(gè)或幾個(gè)通道，經(jīng)這一個(gè)或幾個(gè)通道流出的離子數(shù)量相對(duì)于整個(gè)細(xì)胞來(lái)講很少，可以忽略，也就是說(shuō)電極下的離子電流對(duì)整個(gè)細(xì)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(xì)胞膜兩側(cè)的電位差就不變，從而實(shí)現(xiàn)電位固定。被孤立的小膜片面積為微米數(shù)量級(jí)，因此封接范圍內(nèi)細(xì)胞膜光有少數(shù)離子通道。

膜片鉗在通道研究中的重要作用：對(duì)離子通道生理與病理情況下作用機(jī)制的研究：通過(guò)對(duì)各種生理或病理情況下細(xì)胞膜某種離子通道特性的研究，了解該離子的生理意義及其在疾病過(guò)程中的作用機(jī)制。如對(duì)鈣離子在腦缺血神經(jīng)細(xì)胞損害中作用機(jī)制的研究表明，缺血性腦損害過(guò)程中，Ca2+ 介導(dǎo)現(xiàn)象起非常重要的作用，缺血缺氧使Ca2+通道開(kāi)放，過(guò)多的Ca2+進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)就出現(xiàn)Ca2+超載，導(dǎo)致神經(jīng)元及細(xì)胞膜損害，膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能障礙，嚴(yán)重的可使神經(jīng)元壞死。膜片鉗實(shí)驗(yàn)難度大、技術(shù)要求高，要掌握有關(guān)技術(shù)和方法雖不是很困難的事。金華藥理學(xué)膜片鉗技術(shù)原理

膜片鉗技術(shù)的建立，對(duì)生物學(xué)科學(xué)特別是神經(jīng)科學(xué)是一資有重大意義的變革。金華藥理學(xué)膜片鉗技術(shù)原理

膜片鉗使用的注意事項(xiàng)：工作原理膜片鉗是一種能夠直接觀察單一的離子通道蛋白質(zhì)分子對(duì)相應(yīng)離子通透難易程度等特性的一種實(shí)驗(yàn)技術(shù)。它的基本原理是以一個(gè)光潔，直徑約為0.5~3um的玻璃微電極同神經(jīng)或肌細(xì)胞的膜接觸，之后對(duì)微電極另一端開(kāi)口處施加適當(dāng)?shù)呢?fù)壓用電極的纖細(xì)開(kāi)口將與電極接觸的那一小片膜輕度吸入，如此在微電極開(kāi)口處的玻璃邊沿以及這一小片膜周邊會(huì)形成緊密的封接，它的電阻能夠達(dá)到數(shù)個(gè)或數(shù)十個(gè)千兆歐，這世界上就是在化學(xué)上完全隔離了吸附在微電極開(kāi)口處的那一片膜同膜的其余部分，通過(guò)微電極記錄到的電流變化光光和該膜片中通道分子的功能狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。金華藥理學(xué)膜片鉗技術(shù)原理