广州细胞生物学膜片钳技术原理

膜片钳技术基本原理与特点：又由于玻璃微电极管径很小，其下膜面积光约1μm2，在这么小的面积上离子通道数量很少，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，从而实现电位固定另外，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10μs、空间分辨率可达1平方微米及电流分辨率可达10-12A。记录单细胞电流和全细胞电流的基础上进一步计算出细胞膜上的通道数和开放概率。膜片钳技术的应用范围：在心血管药理方面的研究。广州细胞生物学膜片钳技术原理

膜片钳法的各种模式：细胞吸附模式：将膜片微电极吸附在细胞膜上对但离子通道电流进行记录的模式。其优点是在细胞内环境保持正常的条件下可以对离子通道活动进行观察记录。但是由于不能认为直接地控制细胞内环境条件也不能确切的潘明细胞内点位，所以其缺点是不清楚膜片上的实效点位。膜内面向外模式：从细胞吸附模式将已形成巨阻抗封接的膜片微电极向上提起时，则膜片即从细胞体上被切割分隔下来，形成膜内面向外的模式。常规全细胞模式：在细胞吸附模式上将膜打穿成孔，记录膜片以外部位的全细胞膜的离子电流，这时全细胞模式。厦门医学电生理膜片钳膜片钳在通道研究中的重要作用：利用膜片钳技术还可以用于药物在其靶受体上作用位点的分析。

膜片钳实验中电极制备的要求：合格的膜片微电极是成功封接细胞膜的基本条件。要成功的封接细胞膜需要两方面的因素保证，一是设法造成干净的细胞膜表面，二是制成合格的电极。首先要选择适当的玻璃毛细管，其材料可使用软质玻璃（苏打玻璃、电石玻璃）或硬质玻璃（硼硅玻璃、铝硅玻璃、石英玻璃）。软玻璃电极常用于作全细胞记录，硬质玻璃因导电率低、噪声小而常用于离子单通道记录。膜片微电极是将玻璃毛细管用电极拉制仪拉制而成的，制作分三步进行：一是分两次拉制；第二步是在电极前端涂以硅酮树脂（sylgard）；第三步是抛光。

电压钳与膜片钳有什么区别？电压钳技术是通过向细胞内注射一定的电流，抵消离子通道开放时所产生的离子流，从而将细胞膜电位固定在某一数值。由于注射电流的大小与离子流的大小相等、方向相反，因此它可以反映离子流的大小和方向。膜片钳技术钳制的是膜片，是指采用尖锐端经过处理的微电极与细胞膜发生紧密接触，使尖锐端下的这片细胞膜在电学上与其它细胞膜分离，这很大程度降低了背景噪声，使单通道微弱的电流得以分辨出来。采用电压钳技术将这片膜的电位钳制在某一数值，可记录到单通道电流。从这点上看，膜片钳技术是特殊的电压钳技术。随着膜片钳技术的发展，它已经不只只局限于膜片的概念，也不只只采用电压钳技术，还常采用电流钳技术。全自动膜片钳系统技术指标：药液交换非常迅速，作用时间快。

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。在大多数膜片钳实验，要求所有实验仪器及设备均具有良好的机械稳定性。黄山全自动膜片钳服务

膜片钳的应用：对单细胞形态与功能关系的研究。广州细胞生物学膜片钳技术原理

膜片钳的应用：与药物作用有关的心肌离子通道：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。国外学者在人类心肌细胞离子通道特性的研究中取得了许多进展，使得心肌药理学实验由动物细胞模型向人心肌细胞成为可能。对离子通道生理与病理情况下作用机制的研究：通过对各种生理或病理情况下细胞膜某种离子通道特性的研究，了解该离子的生理意义及其在疾病过程中的作用机制。如对钙离子在脑缺血神经细胞损害中作用机制的研究表明，缺血性脑损害过程中，Ca2+介导现象起非常重要的作用，缺血缺氧使Ca2+通道开放，过多的Ca2+进入细胞内就出现Ca2+超载，导致神经元及细胞膜损害，膜转运功能障碍，严重的可使神经元坏死。广州细胞生物学膜片钳技术原理

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