膜片钳放大器是整个实验系统中的主要,它可用来作单通道或全细胞记录,其工作模式可以是电压钳,也可以是电流钳。从原理来说,膜片钳放大器的探头电路即I-V变换器有两种基本结构形式,即电阻反馈式和电容反馈式,前者是一种典型的结构,后者因用反馈电容取代了反馈电阻,降低了噪声,所以特别适合较低噪声的单通道记录。由于供膜片钳实验的专门的计算机硬件及相应的软件程序的相继出现,使得膜片钳实验操作简便、效率提高。如与EPC-9型膜片钳放大器(内含ITC-16数据采集/接口卡)配套使用的软件PULSE/PULSEFIT,它既可产生刺激波形,控制数据采集,又可分析数据,同时具有用于膜电容监测的锁相放大器,多种软件功能集成于一体。膜片钳技术实现了小片膜的孤立和高阻封接的形成,增宽了记录频带范围,提高了分辨率。日本双电极膜片钳参数
不同的全自动膜片钳技术所采用的原理如PopulationPatchClamp技术∶同SealChip技术一样,完全摒齐了玻璃电极,而是采用PatchPlate平面电极芯片。该芯片含有多个小室,每个小室中含有很多1-2μm的封接孔。在记录时,每个小室中封接成功的细胞|数目较多,获得的记录是这些细胞通道电流的平均值。因此,不同小室其通道电流的一致性非常好,变异系数很小。美国Axon(MDS)公司采用这一技术研发出了全自动高通量的lonWorksQuattro系统,成为药物初期筛选的金标准德国高通量全自动膜片钳专题Neher将膜片钳技术与Fura 2 荧光测钙技术结合。
这一设计模式似乎几十年都没有改变过,作为一个有着近20年膜片钳经验的科研工作者,记得自己进入实验室次看到的放大器就差不多是这样,也不觉得还会有什么变化。直到笔者在19年访问欧洲的一个同样做电生理的实验室的时候,发现了这样一款独特的放大器,让笔者眼前一亮,这款放大器从前置放大器出来的线竟然就直接连接在了电脑上,当笔者问他们放大器和数模呢?他们说,你看到的就是全部了,所以的部件都包含在了这个前置放大器中。
膜片钳技术发展至今,已经成为现代细胞电生理的常规方法,它不仅可以作为基础生物医学研究的工具,而且直接或间接为临床医学研究服务。目前膜片钳技术广泛应用于神经(脑)科学、心血管科学、药理学、细胞生物学、病理生理学、中医药学、植物细胞生理学、运动生理等多学科领域研究。随着全自动膜片钳技术(Automaticpatchclamptechnology)的出现,膜片钳技术因其具有的自动化、高通量特性,在药物研发、药物筛选中显示了强劲的生命力。离子通道是一种特殊的膜蛋白,它横跨整个膜结构,是细胞内部与部外联系的桥梁和细胞内外物质交换的孔道。
一、记录设备首先,尽可能完善膜片钳记录设备是实验前的重要步骤,如用模型细胞测定电子设备、安装并测试应用软件、调节光学显微镜、检验防震工作台等。二、微电极的制备膜片钳电极是用外径为1-2mm的毛细玻璃管拉制成的。标准的毛细玻璃管(外经1.5mm,管壁厚0.3mm)适合于制作单通道记录的微电极,而全细胞记录则应选管壁较薄(0.16mm)的毛细玻璃管,这样可以使电极阻抗较低。三、封接(Sealing)技术封接(seal)是膜片钳记录的关键步骤之一。封接不好噪声太大必然影响细胞膜电信号的记录,一般要求封接阻抗至少20GΩ才可进行常规记录。为了形成良好封接必须保持清洁的溶液、良好的视野以及适当的电极镀膜。为了获得较好的"千兆欧封接",细胞表面必须裸露以便微电极前列能接触细胞,细胞的大小也是成功记录的个因素,一般选择10-20um的细胞比较理想。膜片钳记录技术与较早的单电极电压钳位相比进步了很多,尤其在单离子通道钳位记录方面。美国脑片膜片钳哪家好
屯流钳素向细胞内注入刺激电流,记录膜电位对刺激电流的反应。日本双电极膜片钳参数
高阻封接技术还明显降低了电流记录的背景噪声,从而戏剧性地提高了时间、空间及电流分辨率,如时间分辨率可达10μs、空间分辨率可达1平方微米及电流分辨率可达10-12A。影响电流记录分辨率的背景噪声除了来自于膜片钳放大器本身外,较主要还是信号源的热噪声。信号源如同一个简单的电阻,其热噪声为σn=4Kt△f/R式中σn为电流的均方差根,K为波尔兹曼常数,t为温度,△f为测量带宽,R为电阻值。可见,要得到低噪声的电流记录,信号源的内阻必需非常高。如在1kHz带宽,10%精度的条件下,记录1pA的电流,信号源内阻应为2GΩ以上。电压钳技术只能测量内阻通常达100kΩ~50MΩ的大细胞的电流,从而不能用常规的技术和制备达到所要求的分辨率。日本双电极膜片钳参数
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