膜片鉗技術的基本原理是通過負反饋使得膜電位與指令電壓相等,在電壓鉗制的條件下記錄膜電流。上面是電阻反饋式膜片鉗放大器的電路示意圖。A1為一極高輸入阻抗、極低噪聲的場效應管運算放大器,由于A1極高的開環增益使得兩個輸入端的電壓幾乎完全相等,使用膜片鉗全細胞記錄技術觀察拮抗劑對煙堿受體激動劑量效曲線的影響,從而實現電壓鉗制。Rf為一數值可切換的反饋電阻,分別對應于不同的電流記錄范圍,其中高值反饋電阻具有極高的電阻和極低的雜散電容,是決定放大器單通道記錄性能的基本元件。應用膜片鉗技術可以直接觀察和分辨單離子通道電流及其開閉時程。紹興細胞生物學離子通道網站
膜片鉗電生理紀錄系統及記錄方法:細胞膜由雙層脂膜組成,具有密封絕緣的特性,因此當紀錄 電極接觸到細胞膜時電阻會開始上升,然后以人工方式對紀錄電極內施加一個負壓,可以讓電極與胞膜之間吸附得更為緊密而電阻也會加速上升,當紀錄電極的電阻達到千兆歐姆(Giga Ω)時,意味著細胞膜與電極之間幾乎沒有電流漏出,之后對電極內壓力施以一個快速的負壓將細胞膜吸破,這樣紀錄電極與細胞胞體之間會形成一個封閉的電容,此時就可以開始對細胞進行實驗。紹興藥理學電生理膜片鉗原理全細胞膜片鉗模式下有電壓鉗記錄和電流鉗記錄兩種。
膜片鉗技術基本原理與特點:又由于玻璃微電極管徑很小,其下膜面積光約1 μm2,在這么小的面積上離子通道數量很少,一般只有一個或幾個通道,經這一個或幾個通道流出的離子數量相對于整個細胞來講很少,可以忽略,也就是說電極下的離子電流對整個細胞的靜息電位的影響可以忽略,那么,只要保持電極內電位不變,則電極下的一小片細胞膜兩側的電位差就不變,從而實現電位固定另外,高阻封接技術還很大降低了電流記錄的背景噪聲,從而戲劇性地提高了時間、空間及電流分辨率,如時間分辨率可達10 μs、空間分辨率可達1平方微米及電流分辨率可達10-12 A。
膜片鉗使用的基本方法是,把經過加熱拋光的玻璃微電極在液壓推進器的操縱下,與清潔處理過的細胞膜形成高阻抗封接,導致電極內膜片與電極外的膜在電學上和化學上隔離起來膜片鉗技術實現的關鍵是建立高阻抗封接,并能通過特定的記錄儀器反映這些變化,記錄數據的過程,都需要細胞保持比較好的活性狀態,才能更加高效的獲得有效數據。因而,膜片鉗實驗室除了一般電生理實驗所需的儀器外,還特需防震工作臺、屏蔽罩、膜片鉗放大器、三維液壓操縱器、倒置顯微鏡、數據采集卡、數據記錄和分析系統等。膜片鉗使用操作流程及注意事項:禁止私拉電線,如有實驗要求可與老師及時溝通。
膜片鉗系統有如下應用局限性(1)光能應用于懸浮細胞的紀錄,因此大部分的紀錄對象為化細胞,而對于需要貼壁生長的大多數正常細胞,現有的自動膜片鉗系統就無法紀錄;(2)在紀錄對象上,目前的膜片鉗系統只能紀錄胞膜形狀平整飽滿的細胞,大部分是工具細胞如化細胞,此類細胞有比較強的細胞膜可以禁得起各種人為操作,而許多具有研究價值的細胞(例如元代培養的神經元)胞膜較弱容易破裂,且胞體表面不規整,現有的自動膜片鉗系統難以派上用場。因此,迫切需要一種新型的全自動膜片鉗電生理紀錄系統來解決以上問題。電壓鉗是利用負反饋技術將膜電位在空間和時間上固定于某一測定值。全自動膜片鉗原理及步驟
膜片鉗使用的注意事項:非必須用到汞燈時請不要打開汞燈電源,打開后至少需1個小時才可關閉。紹興細胞生物學離子通道網站
膜片鉗使用操作流程及注意事項:1.實驗結束后必須關閉實驗室的水電,檢查實驗室門窗。2.凡是在本平臺使用儀器的同學必須履行實驗室相關要求,完成值日等相關工作(值日生按照實驗室統一所發值日生要求履職)。3.在儀器使用以前及使用之后按按照使用時長做好登記工作。4.拉制儀提前預熱(至少30min)。且用完及時關閉。電熱加熱線溫度很高,在使用時注意避免燙傷。4.電腦里面的軟件不得隨意刪改,不得在本機電腦下載別的軟件,拷數據時需用實驗室配置的U盤。5.禁止私拉電線,如有實驗要求可與老師及時溝通。紹興細胞生物學離子通道網站