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一、记录设备首先,尽可能完善膜片钳记录设备是实验前的重要步骤,如用模型细胞测定电子设备、安装并测试应用软件、调节光学显微镜、检验防震工作台等。二、微电极的制备膜片钳电极是用外径为1-2mm的毛细玻璃管拉制成的。标准的毛细玻璃管(外经1.5mm,管壁厚0.3mm)适合于制作单通道记录的微电极,而全细胞记录则应选管壁较薄(0.16mm)的毛细玻璃管,这样可以使电极阻抗较低。三、封接(Sealing)技术封接(seal)是膜片钳记录的关键步骤之一。封接不好噪声太大必然影响细胞膜电信号的记录,一般要求封接阻抗至少20GΩ才可进行常规记录。为了形成良好封接必须保持清洁的溶液、良好的视野以及适当的电极镀膜。为了获得较好的"千兆欧封接",细胞表面必须裸露以便微电极前列能接触细胞,细胞的大小也是成功记录的个因素,一般选择10-20um的细胞比较理想。膜片钳技术实现了小片膜的孤立和高阻封接的形成。德国全自动膜片钳电压钳制
内面向外膜片(inside-outpatch)高阻封接形成后,在将微管电极轻轻提起,使其与细胞分离,电极端形成密封小泡,在空气中短暂暴露几秒钟后,小泡破裂再回到溶液中就得到“内面向外”膜片。此时膜片两侧的膜电位由固定电位和电压脉冲控制。浴槽电位是地电位,膜电位等于玻管电位的负值。如放大器的电流监视器输出是非反向的,则输出将与膜电流(Im)的负值相等。外面向外膜片(out-sidepatch)高阻封接形成后,继续以负压抽吸,膜片破裂再将玻管慢慢地从细胞表面垂直地提起,断端游离部分自行融合成脂质双层,此时高阻封接仍然存在。而膜外侧面接触浴槽液。这种膜片形式应测膜片电阻,并消除漏电流和电容电流。整个过程要当心是否形成囊泡。如果浴槽保持地电位水平,膜电位即与玻管电位相等。如放大器是非反向的,放大器的输出将与Im值相等。美国细胞膜片钳哪家好Neher将膜片钳技术与Fura 2 荧光测钙技术结合。
电压钳的缺点∶电压钳技术目前主要用于巨火细胞的全细胞电流研究,特别在分子克隆的卵母细胞表达电流的鉴定中发挥其它技术不能替代的作用。但也有其致命的弱点1、微电极需刺破细胞膜进入细胞,以致造成细胞浆流失,破坏了细胞生理功能的完整性;2、不能测定单一通道电流。因为电压钳制的膜面积很大,包含着大量随机开放和关闭着的通道,而且背景噪音大,往往掩盖了单一通道的电流。3、对体积小的细胞(如哺乳类***元,直径在10-30μm之间)进行电压钳实验,技术上有更大的困难。由于电极需插入细胞,不得不将微电极的前列做得很细,如此细的前列致使电极阻抗很大,常常是60~-8OMΩ或120~150MΩ(取决于不同的充灌液)。这样大的电极阻抗不利于作细胞内电流钳或电压钳记录时在短时间(0.1μs)内向细胞内注入电流,达到钳制膜电压或膜电流之目的。再者,在小细胞上插入的两根电极可产生电容而降低测量电压电极的反应能力。
全细胞膜片钳记录(whole-cellpatch-clamprecording)是应用*早,也是*广的钳位技术,它相当于连续的单电极电压钳位记录,也就是说全细胞记录类似于传统的细胞内记录,但它具有更大的优越性,如高分辨率、低噪声、极好的稳定性以及能控制细胞内的成分等。全细胞记录技采测定的是一个细胞内全部**通道的电流,记录过程中电极的溶液取代了原细胞质的成分。虽然膜片钳记录技术与*初的单电极电压钳位相比进步了很多,尤其在单离子通道钳位记录方面,细胞或脑片的组织选择及实验溶液的制备仍然是很重要的步骤。在细胞膜的电兴奋过程中,脂质层膜电容的反应是被动的,其电流电压曲线是线性的。
高阻封接技术还明显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。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,主要还是信号源的热噪声。信号源如同一个简单的电阻,其热噪声为σn=4Kt△f/R式中σn为电流的均方差根,K为波尔兹曼常数,t为温度,△f为测量带宽,R为电阻值。可见,要得到低噪声的电流记录,信号源的内阻必需非常高。如在1kHz带宽,10%精度的条件下,记录1pA的电流,信号源内阻应为2GΩ以上。电压钳技术只能测量内阻通常达100kΩ~50MΩ的大细胞的电流,从而不能用常规的技术和制备达到所要求的分辨率。膜片钳记录技术与较早的单电极电压钳位相比进步了很多,尤其在单离子通道钳位记录方面。美国高通量全自动膜片钳单细胞
神经递质的释放、腺体的分泌、肌肉的运动、学习和记忆。德国全自动膜片钳电压钳制
过去认为,膜片钳只能在培养细胞或酶解的细胞上进行,这样得到的细胞膜表面比较光滑,才能够形成高阻封接,但缺点是组织的正常三维结构被破坏,并且对神经中枢内突触特有的传递机能的研究无法展开。于是,一些学者建立了组织切片膜片钳技术(Slicepatch),就能在哺乳动物脑片制备上做全细胞记录。1992年,在脑片膜片钳技术上,美国Ferster实验室报道在在体猫的视皮层用膜片钳全细胞记录研究了视刺激诱发的兴奋性和***性突触后电位相互影响及节律性膜电位的变化规律。1993年,德国的Dodt和Sakmann合作,利用红外电视显微镜监视,使得膜片钳记录不但能够在神经元胞体及其树突上进行,而且可同时在这两个不同的部位作膜片钳记录。德国全自动膜片钳电压钳制
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