宁波医学膜片钳技术原理及步骤

膜片钳技术之全细胞式与细胞吸附式的区别：全细胞式记录这个名字乍听上去好像和细胞吸附式没啥两样，无非就是把电极戳在细胞上然后记录它的电活动。但事实是，这两者存在天壤之别。首先的一大区别体现在外部构型上：在cell-attached的记录中，我们不需要用电极戳破细胞膜，只需将其怼在细胞膜上即可；但在whole-cell的记录中，我们不只要将电极怼进细胞膜内，而且还不能怼得过深或过浅，否则你就无法记录到有用的电信号。概括一下就是，要形成全细胞记录必须打破细胞膜，但由于这个操作比较厉害，所以要破膜时请相信玄学。其次，第二大区别在电阻补偿上：在cell-attached的记录中，由于我们无需打通细胞内外膜，因此细胞膜上的各种离子通道或蛋白质就没有串联在电路当中，但是在whole-cell中，串联电阻（Rs）就存在了，因此软件输出的命令电压也就不等于细胞的跨膜电位，故我们需要对其进行补偿。这些注意事项包括：电极电容及细胞膜电容补偿问题，漏电流问题，液接电位的校正问题，空间钳位问题，细胞内容物被电击内液稀释问题，电极内液的成分问题等。膜片钳使用操作注意：禁止私拉电线，如有实验要求可与老师及时沟通。宁波医学膜片钳技术原理及步骤

膜片钳操作实验：膜片钳放大器是整个实验系统中的中心，它可用来作单通道或全细胞记录，其工作模式可以是电压钳，也可以是电流钳。从原理来说，膜片钳放大器的探头电路即I-V变换器有两种基本结构形式，即电阻反馈式和电容反馈式，前者是一种典型的结构，后者因用反馈电容取代了反馈电阻，降低了噪声，所以特别适合很低噪声的单通道记录。由于供膜片钳实验的专门计算机硬件及相应的软件程序的相继出现，使得膜片钳实验操作简便、效率提高。如与膜片钳放大器（内含ITC-16数据采集/接口卡）配套使用的软件PULSE/PULSEFIT，它既可产生刺激波形，控制数据采集，又可分析数据，同时具有用于膜电容监测的锁相放大器，多种软件功能集成于一体。无锡细胞生物学膜片钳成像原理膜片钳技术本质上也属于电压钳范畴。

膜片钳的数据如何处理：通过渗透很快改变胞浆成分并达到平衡,该手段在全细胞记录中普遍应用。膜片钳操作实验：膜片钳实验难度大、技术要求高，要掌握有关技术和方法虽不是很困难的事，但要从一大批的实验数据中，经过处理和分析，得出有意义、有价值的结果和结论，就显得不那么容易，有许多需要注意和考虑的问题，包括减少噪音，避免电极前端的污染，提高封接成功率，具体实验过程中还需要考虑如何选取记录模式，为记录特定离子电流如何选择电极内、外液，如何选择阻断剂、激动剂，如何进行正确的数据采集等许多更为复杂的问题，还需在科研实践中不断地探索和解决。

膜片钳实验的细胞膜型：一个完整的细胞膜电学模型包含几个基本组分：膜电容，膜电阻和膜电势。这三个电学组分形成的原因各不相同：1、膜电容（membranecapacitance,Cm）的形成是由于生物膜为磷脂双分子层，对离子和其他水溶性物质均不通透，遂使细胞膜成为了电的不良导体，进而导致细胞外液-磷脂双分子层-细胞内液构成了细胞膜电容。Cm的大小与细胞膜表面积成正比，与磷脂双分层的厚度成反比。膜电容在这里的作用，主要为完成细胞的充放电过程。2、膜电阻（membraneresistance,Rm）的形成是由于细胞膜上的蛋白质通道，也就是离子通道的存在。离子和小的极性分子只有通过通道才能进出细胞膜，因此膜电阻在这里的作用，主要就是控制离子的进出。3、膜电势（membranepotential,Vm）又称膜电位，源自膜内外离子浓度的差异，离子浓度的差异又源于细胞膜对离子的选择透过性。膜电位一般可分为静息电位、动作电位和等级电位（不懂的自己去查，此处不赘述）。膜电位的作用主要是维持神经元的兴奋性，并改变离子通道的状态。膜片钳的应用：在通道电流记录中，可分别于不同时间、不同部位施加各种浓度的药物来研究。

膜片钳电生理技术的样本种类：从较早的肌细胞、神经元和内分泌细胞发展到血细胞、肝细胞、耳蜗毛细胞、胃壁细胞、上皮细胞、内皮细胞、免疫细胞、精母细胞等多种细胞；从急性分散细胞和培养细胞发展到组织片乃至整体动物；从蜗牛、青蛙、蝾螈、爪蟾母细胞发展到鸡细胞、大鼠细胞、人细胞等；从动物细胞发展到细菌及植物细胞。此外，膜片钳技术还普遍地应用到平面双分子层（planarbilayer）、脂质体（liposome）等人工标本上。研究对象：从对离子通道（配体门控性离子通道、电压门控性离子通道、第二信使介导的离子通道、机械敏感性离子通道及缝隙连接通道等）的研究发展到对离子泵、交换体及可兴奋细胞的胞吞、胞吐机制的研究等。膜片钳电极已不单单是传统意义上的电信号记录电极，它还可作为其他研究方法的工具使用，如用于进行单细胞PCR技术时的细胞内容物抽吸。全自动膜片钳系统技术指标：扩展功能多。配套扩展设备丰富，如内灌流系统、脂质体制备器等。黄山药理学脑定位膜片钳原理及步骤

全自动膜片钳系统技术指标：实验迅速，通量高。一般每天可达到50个实验数据左右。宁波医学膜片钳技术原理及步骤

膜片钳实验常见问题及解决方法：膜片钳技术是电生理记录的常用手段，目前在科学研究中使用越来越普遍。但在具体膜片钳实验操作的过程中，总会遇到各种各样的问题，对实验人员造成很多困扰。本次讲座主要从实验角度出发，以简单，实用的原则，着重讲解实验中遇到的各种问题，以及解决方法。从选择实验样本开始，按照一般实验进行的顺序，逐步延伸，一直到如何搭建自己个性化的膜片钳系统，使大家对膜片钳的基础知识以及膜片钳实验中遇到的各种典型问题及解决办法有系统的了解。宁波医学膜片钳技术原理及步骤

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