上海医学电生理膜片钳

膜片钳芯片技术是继细胞芯片之后的又一种崭新的分析细胞电生理参数的芯片技术.由于该芯片除了具有传统膜片钳的高分辨和高准确性特点外,还具有高通量、自动化以及细胞多通道参数和细胞网络参数在线和实时检测等优点.因此,该芯片技术将很大促进细胞离子通道、细胞网络传导以及药物筛选的研究和应用.文中具体介绍了膜片钳芯片技术的发展及其应用,结合作者的研究工作,着重介绍了膜片钳芯片技术在味觉细胞研究的比较新进展。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膜片钳技术的建立，对生物学科学特别是神经科学是一资有重大意义的变革。上海医学电生理膜片钳

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。细胞生物学离子通道供应商膜片钳系统有如下应用局限性：胞体表面不规整，现有的自动膜片钳系统难以派上用场。

膜片钳技术基本原理与特点：高阻封接技术还很大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10 μs、空间分辨率可达1平方微米及电流分辨率可达10-12 A。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，比较主要还是信号源的热噪声。一般只有一个或几个通道，经这一个或几个通道流出的离子数量相对于整个细胞来讲很少，可以忽略，也就是说电极下的离子电流对整个细胞的静息电位的影响可以忽略，那么，只要保持电极内电位不变，则电极下的一小片细胞膜两侧的电位差就不变，从而实现电位固定。

膜片钳记录的几种形式：全细胞记录构型(whole-cell recording)　高阻封接形成后，继续以负压抽吸使电极管内细胞膜破裂，电极胞内液直接相通，而与浴槽液绝缘，这种形式称为“全细胞”记录。它既可记录膜电位又可记录膜电流。其中膜电位可在电流钳情况下记录，或将玻管连到标准高阻微电极放大器上记录。在电压钳条件下记录到的大细胞全细胞电流可达nA级，全细胞钳的串联电阻(玻管和细胞内部之间的电阻)应当补偿。任何流经膜的电流均流经这一电阻，所引起的电压降将使玻管电压不同于细胞内的真正电位。电流愈大，愈需对串联电阻进行补偿。膜片钳技术是一种记录通过离子通道的离子电流来反映细胞膜上离子通道分子活动的技术。

一种电生理膜片钳灌流装置的制造方法：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。例如，需要检验某种是否对某种离子通道的影响，则需要在细胞封接后记录电流数据，然后通过在细胞周围快速给药再次记录电流数据即可对比数据判断该对离子通道的影响。以往多采用橡皮泥等简单设备固定灌流管进行实验，经常出现灌流管固定不良影响实验的情况，也有精密的灌流装置，但是结构复杂，且成本非常高。膜片钳技术是在电压钳技术基础上发展起来的。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。上海医学电生理膜片钳

膜片钳的数据如何处理：通过改变内部介质,如改变电极液成分,或在电极液中加入所需药物。上海医学电生理膜片钳

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。该技术的主要缺陷是必须在细胞内插入两个电极，对细胞损伤很大，在小细胞如神经元，就难以实现，又因细胞形态复杂，很难保持细胞膜各处生物特性的一致。上海医学电生理膜片钳