福州全自动膜片钳电生理技术研究方案

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。膜片钳使用操作流程及注意事项：凡是在本平台使用仪器的同学必须履行实验室相关要求。福州全自动膜片钳电生理技术研究方案

膜片钳实验实验，记录和分析数据准备工作就绪后即可进行实验操作，数据记录和分析。对电极持续施加一个1mV、10～50ms的阶跃脉冲刺激，电极入水后电阻约4～6MΩ，此时在计算机屏幕显示框中可看到测试脉冲产生的电流波形。开始时增益不宜设得太高，一般可在1～5mV/pA，以免放大器饱和。由于细胞外液与电极内液之间离子成分的差异造成了液结电位，故一般电极刚入水时测试波形基线并不在零线上，须首先将保持电压设置为0mV，并调节“电极失调控制“使电极直流电流接近于零。用微操纵器使电极靠近细胞，当电极尖锐端与细胞膜接触时封接电阻指示Rm会有所上升，将电极稍向下压，Rm指示会进一步上升。通过细塑料管向电极内稍加负压，细胞膜特性良好时，Rm一般会在1min内快速上升，直至形成GΩ级的高阻抗封接。一般当Rm达到100MΩ左右时，电极尖锐端施加轻微负电压(-30～-10mV)有助于GΩ封接的形成。此时的现象是电流波形再次变得平坦，使电极超极化由-40到-90mV，有助于加速形成封接。为证实GΩ封接的形成，可以增加放大器的增益，从而可以观察到除脉冲电压的首尾两端出现电容性脉冲尖锐端电流之外，电流波形仍呈平坦状。南通药理学膜片钳成像网站膜片钳和电压钳的区别：膜电位固定的方法不同。

膜片钳记录的几种形式：内面向外膜片(inside-out patch)　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-side patch)　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。

膜片钳系统有如下应用局限性(1)光能应用于悬浮细胞的纪录，因此大部分的纪录对象为化细胞，而对于需要贴壁生长的大多数正常细胞，现有的自动膜片钳系统就无法纪录；(2)在纪录对象上，目前的膜片钳系统只能纪录胞膜形状平整饱满的细胞，大部分是工具细胞如化细胞，此类细胞有比较强的细胞膜可以禁得起各种人为操作，而许多具有研究价值的细胞(例如元代培养的神经元)胞膜较弱容易破裂，且胞体表面不规整，现有的自动膜片钳系统难以派上用场。因此，迫切需要一种新型的全自动膜片钳电生理纪录系统来解决以上问题。膜片钳的应用：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。

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EPC-9型膜片钳放大器（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。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。广州药理学电生理膜片钳技术

膜片钳技术的应用范围：膜片钳技术在通道中的研究。福州全自动膜片钳电生理技术研究方案

膜片钳技术之全细胞记录的实验流程：（1）破膜：加大微电极内的负压将细胞膜吸破，此时可见时间常数较大的全细胞膜电容电流的出现，以及方波电流的轻微加大。①可用嘴吸；②也可用注射器施加负压；③还可以在施加负压的基础上进行电击穿来破膜。若只用电击穿破膜，形成的入口电阻Ra较大。（2）细胞破膜后，若所用浴液的渗透压比电极内液的渗透压略高，则应该将所施加的负压力在几秒内或几十秒内去掉；反之，适当保留一点负压对破膜状态及细胞的稳定更有利。（3）全细胞膜电容补偿：调节全细胞膜电容补偿板块中的Cm和Rs进行膜电容电流补偿，使输出电流信号中细胞膜电容电流成分消失或变至较小。（4）串联电阻补偿：打开串联电阻补偿键，调节串联电阻补偿至不产生震荡为度。（5）漏减调节。（6）正式进入标本细胞的检测。福州全自动膜片钳电生理技术研究方案

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