徐州神经生物学电生理膜片钳原理

膜片钳技术是用于纪录全细胞或个别细胞膜上离子信道电生理特性的研究方法，目的在于提供基础研究知识与新药开发时研究细胞电特性或小分子药物对细胞膜上离子信道特性的影响，替开发标靶药物提供一个测试平台。传统的细胞培养膜片钳系统由人工操作，实验人员在取得元代细胞(例如心肌细胞与神经元)后，将研究对象细胞养在玻片上，以手动方式将纪录电极移动放置在胞体上方并压到细胞膜上，此时纪录电极在膜外溶液里的电阻大约为3-9 ΜΩ。膜片钳和电压钳的区别：电位固定的细胞膜面积不同，进而所研究的离子通道数目不同。徐州神经生物学电生理膜片钳原理

膜片钳的数据如何处理：穿孔膜片(perforated patch)是为克服常规全细胞模式的胞质渗漏问题,有学者将与离子亲和的制霉菌素或二性霉素b经微电极灌流到含有类甾醇的细胞膜上,形成只允许一价离子通过的孔,用此法在膜片上做很多导电性孔道,借此对全细胞膜电流进行记录。由于此模式的胞质渗漏极为缓慢,局部串联阻抗较常规全细胞模式高,所以钳制速度很慢,也称为缓慢全细胞模式。它适合于小细胞的电压钳位,对于直径大于30μm的细胞很难实现钳位。不足之处是由于电极与细胞间交换快,细胞内环境很容易破坏,因此记录所用的电极液应与胞浆主要成分相同,如高k+,低na+和ca2+及一定的缓冲成分和能量代谢所需的物质。膜片钳技术用特制的玻璃微吸管吸附于细胞表面，使之形成10~100MΩ的高阻封接，被孤立的小膜片面积为微米数量级，因此封接范围内细胞膜光有少数离子通道。连云港全自动膜片钳实验服务膜片钳使用操作注意：实验结束后必须关闭实验室的水电，检查实验室门窗。

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。

膜片钳技术基本原理与特点：膜片钳技术本质上也属于电压钳范畴，两者的区别关键在于：①膜电位固定的方法不同；②电位固定的细胞膜面积不同，进而所研究的离子通道数目不同。电压钳技术主要是通过保持细胞跨膜电位不变，并迅速控制其数值，以观察在不同膜电位条件下膜电流情况。因此只能用来研究整个细胞膜或一大块细胞膜上所有离子通道活动。目前电压钳主要用于巨大细胞的全性能电流的研究，特别在分子克隆的卵母细胞表达电流的鉴定中发挥着其他技术不能替代的作用。膜片钳技术是在电压钳技术发展起来的，电压钳是利用负反馈技术将膜电位在空间和时间上固定于某一测定值。膜片钳技术可用于研究特殊制备的巨型球状体中的细菌离子通道。

膜片钳技术基本原理与特点：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10 μs、空间分辨率可达1平方微米及电流分辨率可达10-12 A。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，比较主要还是信号源的热噪声。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。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。徐州神经生物学电生理膜片钳原理

膜片钳使用的注意事项：向玻璃微电极灌注内液时切勿灌太多，以防液体进入银丝底部增加噪声。徐州神经生物学电生理膜片钳原理

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。徐州神经生物学电生理膜片钳原理

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