早在膜片鉗誕生之前,20世紀50~60年代,Hodgkin與Hexley便發現并使用了電壓鉗技術,他們通過雙電極電壓鉗在烏賊軸突上發現了動作電位的離子機制,并因此獲得了諾貝爾生理醫學獎。這也為后來膜片鉗的誕生奠定了基礎。于1976年,德國馬克斯普朗克生物物理化學研究所的Neher和Sakmann第1次于青蛙的肌細胞上,用玻璃電極吸下了一小片細胞膜,記錄導了皮安級的單通道離子電流,從而產生了膜片鉗技術。1980年,耶魯大學醫學院Sigworth等人在記錄電極內增加了負壓吸引,實現了10-100GΩ的高阻抗封接,使得單電極可以同時實現鉗制電位和記錄單通道電流。1991年,Neher與Sakmann因為對膜片鉗技術的突出貢獻獲得了諾貝爾生理醫學獎。膜片鉗技術,在人類對生理學的探究中,無異于一條道路,通往了名為細胞電生理的國度。膜片鉗技術也許某一天會被更便捷或更精確的技術取代,但其至今仍然是離子通道相關研究中使用蕞廣的技術。在膜電位改變時,在電場的作用下,重新分布導致通道的關閉,同時有電荷移動,稱為門控電流。德國多通道膜片鉗價格
高阻密封技術還***降低了電流記錄的背景噪聲,從而大幅提高了時間、空間和電流分辨率,如10μs的時間分辨率、1平方微米的空間分辨率和10-12年的電流分辨率。影響電流記錄分辨率的背景噪聲不僅來自膜片鉗放大器本身,還來自信號源的熱噪聲。信號源就像一個簡單的電阻,其熱噪聲為σn=4Kt△f/R其中σn為電流均方差的平方根,k為玻爾茲曼常數,t為溫度,△f為測量帶寬,R為電阻值。可以看出,為了獲得低噪聲電流記錄,信號源的內阻必須非常高。如果在1kHz帶寬、10%精度的條件下記錄1pA的電流,信號源的內阻應該大于2gω。電壓鉗技術只能測量內阻為100kω~50mω的大電池的電流,常規技術和制備無法達到所需的分辨率。日本膜片鉗解決方案膜片鉗,開啟細胞電生理研究新篇章!
電壓鉗的缺點∶電壓鉗技術目前主要用于巨火細胞的全細胞電流研究,特別在分子克隆的卵母細胞表達電流的鑒定中發揮其它技術不能替代的作用。但也有其致命的弱點1、微電極需刺破細胞膜進入細胞,以致造成細胞漿流失,破壞了細胞生理功能的完整性;2、不能測定單一通道電流。因為電壓鉗制的膜面積很大,包含著大量隨機開放和關閉著的通道,而且背景噪音大,往往掩蓋了單一通道的電流。3、對體積小的細胞(如哺乳類***元,直徑在10-30μm之間)進行電壓鉗實驗,技術上有更大的困難。由于電極需插入細胞,不得不將微電極的前列做得很細,如此細的前列致使電極阻抗很大,常常是60~-8OMΩ或120~150MΩ(取決于不同的充灌液)。這樣大的電極阻抗不利于作細胞內電流鉗或電壓鉗記錄時在短時間(0.1μs)內向細胞內注入電流,達到鉗制膜電壓或膜電流之目的。再者,在小細胞上插入的兩根電極可產生電容而降低測量電壓電極的反應能力。滔博生物TOP-Bright專注基于多種離子通道靶點的化合物體外篩選,服務于全球藥企的膜片鉗公司,快速獲得實驗結果,專業團隊,7*43小時隨時人工在線咨詢.
膜片鉗技術與其他技術的結合Neher等**將膜片鉗技術與Fura2熒光鈣測量技術相結合,同時進行細胞內熒光強度、細胞膜離子通道電流、細胞膜電容等多項指標變化的快速交替測量,從而獲得同一事件過程中各因素的各自變化,進而分析這些變化之間的關系。Neher將能夠光解鈣離子的鈣螯合物引入膜片鉗技術,進而可以定量研究鈣離子濃度與分泌速率的關系以及相對較大的分泌速率。他還發明了膜片鉗的膜電容檢測與碳纖維電極的電化學檢測相結合的技術。然后***將光電聯合檢測技術和碳纖維電極電化學檢測技術相結合。這種結合既能研究分泌機制,又能鑒定分泌物質,彌補了各單一方法的不足。Eberwine于1991年***將膜片鉗技術與RT-PCR技術相結合,可以在分子水平上解釋形態相似但電活動不同的結果,隨后開始了膜片鉗與分子生物學技術相結合的時代:基因重組技術和膜通道蛋白重建技術。由于膜片鉗檢測的是PA級的微電流信號,因此需要特殊的放大器及模數轉換器。
高阻封接問題的解決不僅改善了電流記錄性能,還隨之出現了研究通道電流的多種膜片鉗方式。根據不同的研究目的,可制成不同的膜片構型。(1)細胞吸附膜片(cell-attachedpatch)將兩次拉制后經加熱拋光的微管電極置于清潔的細胞膜表面上,形成高阻封接,在細胞膜表面隔離出一小片膜,既而通過微管電極對膜片進行電壓鉗制,分辨測量膜電流,稱為細胞貼附膜片。由于不破壞細胞的完整性,這種方式又稱為細胞膜上的膜片記錄。此時跨膜電位由玻管固定電位和細胞電位決定。因此,為測定膜片兩側的電位,需測定細胞膜電位并從該電位減去玻管電位。從膜片的通道活動看,這種形式的膜片是極穩定的,因細胞骨架及有關代謝過程是完整的,所受的干擾小。滔博生物TOP-Bright專注基于多種離子通道靶點的化合物體外篩選,服務于全球藥企的膜片鉗公司,快速獲得實驗結果,專業團隊,7*50小時隨時人工在線咨詢.全自動膜片鉗技術的出現標志著膜片鉗技術已經發展到了一個嶄新階段。芬蘭雙電極膜片鉗蛋白質分子水平
玻璃微電極的應用使的電生理研究進行了重命性的變化。德國多通道膜片鉗價格
膜片鉗技術是一種細胞內記錄技術,是研究離子通道活動的蕞佳工具,也是應用蕞很廣的電生理技術之一。該技術通過施加負壓將微玻管電極(膜片電極或膜片吸管)的前列與細胞膜緊密接觸,形成GΩ以上的阻抗,使電極開口處的細胞膜與其周圍膜在電學上絕緣。被孤立的小膜片面積為μm量級,內中只有少數離子通道。玻璃微電極中含有一根浸入電解溶液中的導線,用于傳導離子。在此基礎上對該膜片施行電壓鉗位(即保持跨膜電壓恒定),如果單個離子通道被包含在膜片內,則可對此膜片上的離子通道的電流進行監測記錄。通過觀測單個通道開放和關閉的電流變化,可直接得到各種離子通道開放的電流幅值分布、開放幾率、開放壽命分布等功能參量,并分析它們與膜電位、離子濃度等之間的關系。還可把吸管吸附的膜片從細胞膜上分離出來,以膜的外側向外或膜的內側向外等方式進行實驗研究。這種技術對小細胞的電壓鉗位、改變膜內外溶液成分以及施加藥物都很方便。德國多通道膜片鉗價格