上海神经生物学电生理膜片钳原理

膜片钳技术之全细胞记录的实验流程：（1）破膜：加大微电极内的负压将细胞膜吸破，此时可见时间常数较大的全细胞膜电容电流的出现，以及方波电流的轻微加大。①可用嘴吸；②也可用注射器施加负压；③还可以在施加负压的基础上进行电击穿来破膜。若只用电击穿破膜，形成的入口电阻Ra较大。（2）细胞破膜后，若所用浴液的渗透压比电极内液的渗透压略高，则应该将所施加的负压力在几秒内或几十秒内去掉；反之，适当保留一点负压对破膜状态及细胞的稳定更有利。（3）全细胞膜电容补偿：调节全细胞膜电容补偿板块中的Cm和Rs进行膜电容电流补偿，使输出电流信号中细胞膜电容电流成分消失或变至较小。（4）串联电阻补偿：打开串联电阻补偿键，调节串联电阻补偿至不产生震荡为度。（5）漏减调节。（6）正式进入标本细胞的检测。膜片钳和电压钳的区别：电位固定的细胞膜面积不同，进而所研究的离子通道数目不同。上海神经生物学电生理膜片钳原理

膜片钳技术的基本原理和方法：膜片钳技术是在电压钳技术基础上发展起来的，电压钳是利用负反馈技术将膜电位在空间和时间上固定于某一测定值，以研究动作电位产生过程中膜的离子通透性与膜电位之间的依从关系。但电压钳只能研究一个细胞上众多通道的综合活动规律，而无法反映单个通道的活动特点，同时通过细胞内微电极引导记录的离子通道电流其背景噪声太大。膜片钳技术的优势是可利用负反馈电子线路，将微电极吸附的1μm2至几个平方微米细胞膜的电位固定在一定水平上，对通过通道的微小离子电流作动态或静态的观察。温州细胞生物学膜片钳研究方案全自动膜片钳系统技术指标：进行细胞吸附、封接和维持全细胞记录模式。并兼容常规膜片钳放大。

膜片钳实验实验，记录和分析数据准备工作就绪后即可进行实验操作，数据记录和分析。对电极持续施加一个1mV、10～50ms的阶跃脉冲刺激，电极入水后电阻约4～6MΩ，此时在计算机屏幕显示框中可看到测试脉冲产生的电流波形。开始时增益不宜设得太高，一般可在1～5mV/pA，以免放大器饱和。由于细胞外液与电极内液之间离子成分的差异造成了液结电位，故一般电极刚入水时测试波形基线并不在零线上，须首先将保持电压设置为0mV，并调节“电极失调控制“使电极直流电流接近于零。用微操纵器使电极靠近细胞，当电极尖锐端与细胞膜接触时封接电阻指示Rm会有所上升，将电极稍向下压，Rm指示会进一步上升。通过细塑料管向电极内稍加负压，细胞膜特性良好时，Rm一般会在1min内快速上升，直至形成GΩ级的高阻抗封接。一般当Rm达到100MΩ左右时，电极尖锐端施加轻微负电压(-30～-10mV)有助于GΩ封接的形成。此时的现象是电流波形再次变得平坦，使电极超极化由-40到-90mV，有助于加速形成封接。为证实GΩ封接的形成，可以增加放大器的增益，从而可以观察到除脉冲电压的首尾两端出现电容性脉冲尖锐端电流之外，电流波形仍呈平坦状。

膜片钳电生理技术服务的数据如何处理：1.内面向外式膜片细胞内外和电极内的溶液均可调控,既能较容易地改变细胞内的离子或物质浓度,又能把酶等直接加于膜的内侧面,适宜研究胞内物质对通道活动的影响。但实验中难以改变膜外侧物质,且需浸于低钙液中。常用于研究依赖细胞内钙的离子通道,如钙敏感的钾通道,还可用于细胞内和第二信使与通道的调节作用。2.外面向外式膜片能接触膜的两侧,可以任意改变膜外物质的浓度,有利于研究离子、递质对膜外表面的作用,多用于研究细胞膜外侧受体控制的离子通道。这些受体直接作用于离子通道,而不需经过第二信使系统。因细胞外液容易更换,故加药方便。缺陷是实验中难以改变胞内成分,而且电极管内必须充以低钙液。膜片钳使用的注意事项：打雷天气必须禁止膜片钳实验。

膜片钳又称单通道电流记录技术，用特制的玻璃微吸管吸附于细胞表面，使之形成10～100的密封(giga-seal)，又称巨阻封接，被孤立的小膜片面积为μm量级，内中只有少数离子通道。然后对该膜片实行电压钳位，可测量单个离子通道开放产生的pA（10的负12次方安培）量级的电流，这种通道开放是一种随机过程。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。全自动膜片钳系统技术指标：软件的功能全部，可按照操作者设定的参数方案自动执行实验。绍兴全自动膜片钳全细胞记录供应商

为了测量在不同药物对细胞中的离子通道的影响，通常需要在膜片钳实验中实施灌流。上海神经生物学电生理膜片钳原理

膜片钳技术的应用范围：①膜片钳技术在通道中的研究；②与药物作用有关的心肌离子通道研究；③对离子通道生理与病理作用机制的研究；④对单细胞形态与功能关系的研究；⑤对药物作用机制的研究；⑥在心血管药理方面的研究；⑦创新药物研究与高通量筛选的研究；⑧在神经科学中的研究。现如今，膜片钳技术已经大为普及，并普遍活跃在离子通道相关的研究当中。也许未来有1天，膜片钳技术会过时，但两百年来的探索历程，数代学者们的心血，以及它在科学研究中的功绩会一直被铭记。上海神经生物学电生理膜片钳原理

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