双分子层膜片钳参数
电压钳技术,是20世纪初由Cole发明,Hodgkin和Huxley完善,其设计的主要目的是为了证明动作电位的产生机制,即动作电位的峰电位是由于膜对钠的通透性发生了一过性的增大过程。但当时没有直接测定膜通透性的方法,于是就用膜对某种离子的电导来**该种离子的通透性,膜电导测定的依据是电学中的欧姆定律,如膜的Na电导GNa与电化学驱动力(Em-ENa)和膜电流INa的关系GNa=INa/(Em-ENa).因此可通过测量膜电流,再利用欧姆定律来计算膜电导,但是,利用膜电流来计算膜电导时,记录膜电流期间的膜电位必须保持不变,否则膜电流的变化就不能**膜电导的变化。这一条件是利用电压钳技术实现的。下张幻灯中的右边两张图是Hodgkin和Huxley在半个世纪以前利用电压钳记录的抢乌贼的动作电位和动作电位过程中的膜电流的变化图,他们的实验***证明参与动作电位的离子流由Na,k,漏(Cl)三种成分组成。并对这些离子流进行了定量分析。这一技术对阐明动作电位的本质和离子通道的的研究做出了极大的贡献。 封接(seal)是膜片钳记录的关键步骤之一。双分子层膜片钳参数
1976年德国马普生物物理化学研究所Neher和Sakmann在青蛙肌细胞上用双电极钳制膜电位的同时,记录到ACh启动的单通道离子电流,从而产生了膜片钳技术。1980年Sigworth等在记录电极内施加5-50cmH2O的负压吸引,得到10-100GΩ的高阻封接(Giga-seal),明显降低了记录时的噪声实现了单根电极既钳制膜片电位又记录单通道电流的突破。1981年Hamill和Neher等对该技术进行了改进,引进了膜片游离技术和全细胞记录技术,从而使该技术更趋完善,具有1pA的电流灵敏度、1μm的空间分辨率和10μs的时间分辨率。1983年10月,《Single-ChannelRecording》一书问世,奠定了膜片钳技术的里程碑。Sakmann和Neher也因其杰出的工作和突出贡献,荣获1991年诺贝尔医学和生理学奖。滔博生物TOP-Bright专注基于多种离子通道靶点的化合物体外筛选,服务于全球药企的膜片钳公司,快速获得实验结果,专业团队,7*48小时随时人工在线咨询.德国单通道膜片钳实验操作不同的全自动膜片钳技术所采用的原理也不完全相同。
高阻密封技术还***降低了电流记录的背景噪声,从而大幅提高了时间、空间和电流分辨率,如10μs的时间分辨率、1平方微米的空间分辨率和10-12年的电流分辨率。影响电流记录分辨率的背景噪声不仅来自膜片钳放大器本身,还来自信号源的热噪声。信号源就像一个简单的电阻,其热噪声为σn=4Kt△f/R其中σn为电流均方差的平方根,k为玻尔兹曼常数,t为温度,△f为测量带宽,R为电阻值。可以看出,为了获得低噪声电流记录,信号源的内阻必须非常高。如果在1kHz带宽、10%精度的条件下记录1pA的电流,信号源的内阻应该大于2gω。电压钳技术只能测量内阻为100kω~50mω的大电池的电流,常规技术和制备无法达到所需的分辨率。
膜片钳技术是一种细胞内记录技术,是研究离子通道活动的蕞佳工具,也是应用蕞很广的电生理技术之一。该技术通过施加负压将微玻管电极(膜片电极或膜片吸管)的前列与细胞膜紧密接触,形成GΩ以上的阻抗,使电极开口处的细胞膜与其周围膜在电学上绝缘。被孤立的小膜片面积为μm量级,内中只有少数离子通道。玻璃微电极中含有一根浸入电解溶液中的导线,用于传导离子。在此基础上对该膜片施行电压钳位(即保持跨膜电压恒定),如果单个离子通道被包含在膜片内,则可对此膜片上的离子通道的电流进行监测记录。通过观测单个通道开放和关闭的电流变化,可直接得到各种离子通道开放的电流幅值分布、开放几率、开放寿命分布等功能参量,并分析它们与膜电位、离子浓度等之间的关系。还可把吸管吸附的膜片从细胞膜上分离出来,以膜的外侧向外或膜的内侧向外等方式进行实验研究。这种技术对小细胞的电压钳位、改变膜内外溶液成分以及施加药物都很方便。膜片钳通常用于实验室、制造业和电子工业等领域,用于夹持薄膜、塑料薄膜、金属箔等材料。
实验溶液浸溶细胞溶液和微电极玻璃管内的填充液成分对全细胞膜片钳记录也是很重要的内容,这关系到封接的容易程度、细胞存活状态及膜电位的状态等。在实验记录过程中,尤其是神经生物学实验,需要迅速更换细胞浸溶液浓度以免受体敏感性降低(desensitization)或需要模拟快速突触反应的寿命。原则上细胞的浸溶液成分或玻璃管内填充液成分应该与细胞外或细胞内间质的成分相似,实际研究中,为了探讨某些通道或电位特性,对这些实验溶液的成分或浓度会作必要调整,没有哪种溶液是理想的。滔博生物TOP-Bright专注基于多种离子通道靶点的化合物体外筛选,服务于全球药企的膜片钳公司,快速获得实验结果,专业团队,7*46小时随时人工在线咨询.细胞是动物和人体的基本组成单元,细胞与细胞内的通信,是依靠其膜上的离子通道进行的。芬兰可升级膜片钳电流钳制
浸溶细胞溶液和微电极玻璃管内的填充液成分对全细胞膜片钳记录也是很重要的内容。双分子层膜片钳参数
内面向外膜片(inside-outpatch)高阻封接形成后,在将微管电极轻轻提起,使其与细胞分离,电极端形成密封小泡,在空气中短暂暴露几秒钟后,小泡破裂再回到溶液中就得到“内面向外”膜片。此时膜片两侧的膜电位由固定电位和电压脉冲控制。浴槽电位是地电位,膜电位等于玻管电位的负值。如放大器的电流监视器输出是非反向的,则输出将与膜电流(Im)的负值相等。外面向外膜片(out-sidepatch)高阻封接形成后,继续以负压抽吸,膜片破裂再将玻管慢慢地从细胞表面垂直地提起,断端游离部分自行融合成脂质双层,此时高阻封接仍然存在。而膜外侧面接触浴槽液。这种膜片形式应测膜片电阻,并消除漏电流和电容电流。整个过程要当心是否形成囊泡。如果浴槽保持地电位水平,膜电位即与玻管电位相等。如放大器是非反向的,放大器的输出将与Im值相等。双分子层膜片钳参数
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