连云港细胞生物学膜片钳全细胞记录技术

膜片钳实验中电极制备之分两次拉制，首先次拉长7～10mm，直径小于200μm，在此基础上进行第二次拉制，较终使尖锐端的直径为1～2μm，两步拉制的目的主要是使电极前端的锥度变大，狭窄部长度缩短，因此可降低电极的串联电阻，也可减少全细胞记录时的电极液透析时间。由于膜片微电极较忌沾染灰尘和脏物，更忌触碰尖锐端附近部位，所以一般要求在使用前制作。抛光：将电极固定于显微镜工作台上，在镜下将尖锐端靠近加热丝，当通电加热时，可见电极尖锐端微微回缩，此时电极变得光滑，且尖锐端的杂质烧去，得到较干净的表面。从而有利于和细胞膜紧密封接，并在封接后更易保持稳定。膜片钳使用操作注意：电热加热线温度很高，在使用时注意避免烫伤。连云港细胞生物学膜片钳全细胞记录技术

膜片钳技术的基本原理和方法：膜片钳技术是在电压钳技术基础上发展起来的，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，以研究动作电位产生过程中膜的离子通透性与膜电位之间的依从关系。但电压钳只能研究一个细胞上众多通道的综合活动规律，而无法反映单个通道的活动特点，同时通过细胞内微电极引导记录的离子通道电流其背景噪声太大。膜片钳技术的优势是可利用负反馈电子线路，将微电极吸附的1μm2至几个平方微米细胞膜的电位固定在一定水平上，对通过通道的微小离子电流作动态或静态的观察。上海细胞生物学离子通道方案膜片钳使用操作注意：拉制仪提前预热（至少30min）。且用完及时关闭。

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。

膜片钳使用的基本方法是，把经过加热抛光的玻璃微电极在液压推进器的操纵下，与清洁处理过的细胞膜形成高阻抗封接，导致电极内膜片与电极外的膜在电学上和化学上隔离起来，由于电性能隔离与微电极的相对低电阻（1～5MΩ），只要对微电极施以电压就能对膜片进行钳制，从微电极引出的微小离子电流通过高分辨、低噪声、高保真的电流-电压转换放大器输送至电子计算机进行分析处理。膜片钳技术实现的关键是建立高阻抗封接，并能通过特定的记录仪器反映这些变化，因而，膜片钳实验室除了一般电生理实验所需的仪器外，还特需防震工作台、屏蔽罩、膜片钳放大器、三维液压操纵器、倒置显微镜、数据采集卡、数据记录和分析系统等。膜片钳技术在可兴奋细胞如神经元、心肌细胞、肌纤维和胰腺细胞的研究中起至关重要的作用。

膜片钳的数据如何处理：1）细胞吸附式膜片(cell attached patch)是膜片钳的基本方式,其它方式由此衍生。这种膜片形式比较稳定因细胞骨架及有关代谢过程是完整的,故对细胞结构和环境干扰比较小。但这种膜片形式易在电极形成囊泡,从而细胞骨架可能有所变化。另外这种膜片不能控制细胞内成分。且任何影响膜电位的处理均可影响其电位水平。2）内面向外式膜片( inside outpatch)细胞内外和电极内的溶液均可调控,既能较容易地改变细胞内的离子或物质浓度,又能把酶等直接加于膜的内侧面,适宜研究胞内物质对通道活动的影响。全自动膜片钳系统技术指标：极大的减少了噪声源，记录数据的电噪音很低。上海细胞生物学离子通道方案

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。连云港细胞生物学膜片钳全细胞记录技术

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。连云港细胞生物学膜片钳全细胞记录技术

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