高阻封接技術(shù)還明顯降低了電流記錄的背景噪聲,從而戲劇性地提高了時間、空間及電流分辨率,如時間分辨率可達10μs、空間分辨率可達1平方微米及電流分辨率可達10-12A。影響電流記錄分辨率的背景噪聲除了來自于膜片鉗放大器本身外,較主要還是信號源的熱噪聲。信號源如同一個簡單的電阻,其熱噪聲為σn=4Kt△f/R式中σn為電流的均方差根,K為波爾茲曼常數(shù),t為溫度,△f為測量帶寬,R為電阻值。可見,要得到低噪聲的電流記錄,信號源的內(nèi)阻必需非常高。如在1kHz帶寬,10%精度的條件下,記錄1pA的電流,信號源內(nèi)阻應(yīng)為2GΩ以上。電壓鉗技術(shù)只能測量內(nèi)阻通常達100kΩ~50MΩ的大細胞的電流,從而不能用常規(guī)的技術(shù)和制備達到所要求的分辨率。一些學者建立了組織切片膜片鉗技術(shù)(Slicepatch),就能在哺乳動物腦片制備上做全細胞記錄。進口全自動膜片鉗離子通道
高阻封接問題的解決不僅改善了電流記錄性能,還隨之出現(xiàn)了研究通道電流的多種膜片鉗方式。根據(jù)不同的研究目的,可制成不同的膜片構(gòu)型。(1)細胞吸附膜片(cell-attachedpatch)將兩次拉制后經(jīng)加熱拋光的微管電極置于清潔的細胞膜表面上,形成高阻封接,在細胞膜表面隔離出一小片膜,既而通過微管電極對膜片進行電壓鉗制,分辨測量膜電流,稱為細胞貼附膜片。由于不破壞細胞的完整性,這種方式又稱為細胞膜上的膜片記錄。此時跨膜電位由玻管固定電位和細胞電位決定。因此,為測定膜片兩側(cè)的電位,需測定細胞膜電位并從該電位減去玻管電位。從膜片的通道活動看,這種形式的膜片是極穩(wěn)定的,因細胞骨架及有關(guān)代謝過程是完整的,所受的干擾小。滔博生物TOP-Bright專注基于多種離子通道靶點的化合物體外篩選,服務(wù)于全球藥企的膜片鉗公司,快速獲得實驗結(jié)果,專業(yè)團隊,7*50小時隨時人工在線咨詢.進口全自動膜片鉗離子通道以膜片鉗為鑰匙,打開細胞離子通道研究的大門!
對單細胞形態(tài)與功能關(guān)系的研究,將膜片鉗技術(shù)與單細胞逆轉(zhuǎn)錄多聚酶鏈是反應(yīng)技術(shù)結(jié)合,在全細胞膜片鉗記錄下,將單細胞內(nèi)容物或整個細胞(包括細胞膜)吸入電極中,將細胞內(nèi)存在的各種mRNA全部快速逆轉(zhuǎn)錄成cDNA,再經(jīng)常規(guī)PCR擴增及待檢的特異mRNA的檢測,借此可對形態(tài)相似而電活動不同的結(jié)果做出分子水平的解釋或為單細胞逆轉(zhuǎn)錄多聚酶鏈式反應(yīng)提供標本,為同一結(jié)構(gòu)中形態(tài)非常相似但功能不同的事實提供分子水平的解釋。目前國際上掌握此技術(shù)的實驗室較少,我國北京大學神經(jīng)科學研究所于1994年在國內(nèi)率先開展。
在大多數(shù)膜片鉗實驗,要求所有實驗儀器及設(shè)備均具有良好的機械穩(wěn)定性,以使微電極與細胞膜之間的相對運動盡可能小。防震工作臺放置倒置顯微鏡和與之固定連接的微操縱器,其他設(shè)備置于臺外。屏蔽罩由銅絲網(wǎng)制成,接地以防止周圍環(huán)境的雜散電場對膜片鉗放大器的探頭電路的干擾。儀器設(shè)備架要靠近工作臺,便于測量儀器與光學儀器配接。倒置顯微鏡是膜片鉗實驗系統(tǒng)的主要光學部件,它不僅具有較好的視覺效果,便于將玻璃電極與細胞的頂部接觸,而且是借助移動物鏡來實現(xiàn)聚焦,具有較好的機械穩(wěn)定性。視頻監(jiān)視器主要是用來監(jiān)視實驗過程中的操作,特別是能將封接參數(shù)(如封接阻抗)與細胞的形態(tài)對應(yīng),以實現(xiàn)良好的封接。屯流鉗素向細胞內(nèi)注入刺激電流,記錄膜電位對刺激電流的反應(yīng)。
膜片鉗技術(shù)原理:膜片鉗技術(shù)是用玻璃微電極吸管把只含1-3個離子通道、面積為幾個平方微米的細胞膜通過負壓吸引封接起來(見右圖),由于電極前列與細胞膜的高阻封接,在電極前列籠罩下的那片膜事實上與膜的其他部分從電學上隔離,因此,此片膜內(nèi)開放所產(chǎn)生的電流流進玻璃吸管,用一個極為敏感的電流監(jiān)視器(膜片鉗放大器)測量此電流強度,就單一離子通道電流膜片鉗技術(shù)的建立,對生物學科學特別是神經(jīng)科學是一資有重大意義的變革。這是一種以記錄通過離子通道的離子電流來反映細胞膜單一的(或多個的離子通道分子活動的技術(shù)。選擇膜片鉗,選擇細胞電生理研究的明天!進口雙分子層膜片鉗離子電流
細胞是動物和人體的基本組成單元,細胞與細胞內(nèi)的通信,是依靠其膜上的離子通道進行的。進口全自動膜片鉗離子通道
電壓鉗的缺點∶電壓鉗技術(shù)目前主要用于巨火細胞的全細胞電流研究,特別在分子克隆的卵母細胞表達電流的鑒定中發(fā)揮其它技術(shù)不能替代的作用。但也有其致命的弱點1、微電極需刺破細胞膜進入細胞,以致造成細胞漿流失,破壞了細胞生理功能的完整性;2、不能測定單一通道電流。因為電壓鉗制的膜面積很大,包含著大量隨機開放和關(guān)閉著的通道,而且背景噪音大,往往掩蓋了單一通道的電流。3、對體積小的細胞(如哺乳類***元,直徑在10-30μm之間)進行電壓鉗實驗,技術(shù)上有更大的困難。由于電極需插入細胞,不得不將微電極的前列做得很細,如此細的前列致使電極阻抗很大,常常是60~-8OMΩ或120~150MΩ(取決于不同的充灌液)。這樣大的電極阻抗不利于作細胞內(nèi)電流鉗或電壓鉗記錄時在短時間(μs)內(nèi)向細胞內(nèi)注入電流,達到鉗制膜電壓或膜電流之目的。再者,在小細胞上插入的兩根電極可產(chǎn)生電容而降低測量電壓電極的反應(yīng)能力。進口全自動膜片鉗離子通道