厦门药理学电生理膜片钳研究方案

膜片钳技术基本原理与特点：膜片钳技术本质上也属于电压钳范畴，两者的区别关键在于：①膜电位固定的方法不同；②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。电压钳技术主要是通过保持细胞跨膜电位不变，并迅速控制其数值，以观察在不同膜电位条件下膜电流情况。因此只能用来研究整个细胞膜或一大块细胞膜上所有离子通道活动。目前电压钳主要用于巨大细胞的全性能电流的研究，特别在分子克隆的卵母细胞表达电流的鉴定中发挥着其他技术不能替代的作用。膜片钳技术是在电压钳技术发展起来的，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。膜片钳的应用：心肌细胞通过各种离子通道对膜电位和动作电位稳态的维持而保持正常的功能。厦门药理学电生理膜片钳研究方案

膜片钳技术——打开细胞电生理之门：定义：膜片钳技术被称为研究离子通道的“金标准”，是一种基于电工学和电化学原理的分析手段，可以通过检测细胞的电信号(电生理性质)来研究化学物质、电、机械力等刺激因素对细胞功能的影响，从而帮助揭示细胞在生命活动中的化学和生物学机制。原理：膜片钳技术是用玻璃微电极吸管把只含1-3个离子通道、面积为几个平方微米的细胞膜通过负压吸引封接起来，由于电极与细胞膜的高阻封接，在电极笼罩下的那片膜事实上与膜的其他部分从电学上隔离，因此，此片膜内开放所产生的电流流进玻璃吸管，用一个极为敏感的电流监视器（膜片钳放大器）测量此电流强度，就替代单一离子通道电流。常州全自动膜片钳实验应用全自动膜片钳系统技术指标：药物消耗极低。每次更换的外液只需十几微升。

全自动膜片钳系统技术指标：1）操作简单，全过程可自动化。2）实验迅速，通量高。一般每天可达到50个实验数据左右。3）药液交换迅速。细胞内、外液的交换是在平面芯片上进行，所以药液交换非常迅速，作用时间快，外灌流时间常数：~200ms内灌流时间常数：~2s。4）药物消耗极低。每次更换的外液只需十几微升。5）信号准确，噪声少。使用了先进的微型“法拉第板”替代传统的“法拉第笼”，极大的减少了噪声源，记录数据的电噪音很低(小于300fA/500MΩ)。6）扩展功能多。配套扩展设备丰富，如内灌流系统、温度控制系统、脂质体制备器等等。7）软件强大。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，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。

膜片钳使用的注意事项：工作原理膜片钳是一种能够直接观察单一的离子通道蛋白质分子对相应离子通透难易程度等特性的一种实验技术。它的基本原理是以一个光洁，直径约为0.5~3um的玻璃微电极同神经或肌细胞的膜接触，之后对微电极另一端开口处施加适当的负压用电极的纤细开口将与电极接触的那一小片膜轻度吸入，如此在微电极开口处的玻璃边沿以及这一小片膜周边会形成紧密的封接，它的电阻能够达到数个或数十个千兆欧，这世界上就是在化学上完全隔离了吸附在微电极开口处的那一片膜同膜的其余部分，通过微电极记录到的电流变化光光和该膜片中通道分子的功能状态相关联。膜片钳的应用：在心血管药理研究中的应用。

膜片钳技术是用于纪录全细胞或个别细胞膜上离子信道电生理特性的研究方法，目的在于提供基础研究知识与新药开发时研究细胞电特性或小分子药物对细胞膜上离子信道特性的影响，替开发标靶药物提供一个测试平台。传统的细胞培养膜片钳系统由人工操作，实验人员在取得元代细胞(例如心肌细胞与神经元)后，将研究对象细胞养在玻片上，以手动方式将纪录电极移动放置在胞体上方并压到细胞膜上，此时纪录电极在膜外溶液里的电阻大约为3-9 ΜΩ。膜片钳技术的应用范围：对单细胞形态与功能关系的研究。常州全自动膜片钳实验应用

膜片钳技术的应用范围：对离子通道生理与病理作用机制的研究。厦门药理学电生理膜片钳研究方案

膜片钳技术是通过微玻管电极（膜片电极或膜片吸管）接触细胞膜，用千兆欧姆以上的阻抗使之封接，在电学上分隔和电极尖开口处相接的细胞膜的小区域（膜片）以及其周围，在此基础上固定点位，对这膜片上的离子通道的离子电流（pA级）进行监测记录的方法。测量回路的中心部分是使用场效应管运算放大器构成的I-V转换器。当场效应管运算放大器的正负输入端子是等电位，向正输入端子施加指令电位时，因为短路负端子以及膜片都可等电位地达到钳制的作用，字膜片微电极与默片之间形成10GΩ以上封接时，其间达到Z小的分流电流。厦门药理学电生理膜片钳研究方案

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