膜片钳技术及应用

1、膜片钳技术，细胞生物学，范，2014年12月23日，膜片钳技术，将恒定或变化的电流注入细胞，记录其引起的膜电位变化，称为电流钳技术。在特定的实验中，细胞可以被一系列的电流脉冲刺激，以诱导它们产生动作电位。电压钳技术是将一定的电流注入细胞，以抵消离子通道打开时产生的离子流，从而将细胞膜电势固定在一定值。因为注入电流的大小等于离子电流的大小，但方向相反。因此，它可以反映离子流的大小和方向。膜片钳技术、膜片钳技术、电流钳技术和电压钳技术在命名上并不完全相同，后两者是从电学概念的角度命名的，而膜片钳主要是从机械物理的角度命名的。膜片钳技术。从字面上看，膜片钳技术夹住一个“膜”，这意味着尖端经过处理的微

2、电极与细胞膜紧密接触，因此尖端下的细胞膜与其他细胞膜电隔离，这大大降低了背景噪声，并区分了单一通道中的弱电流。膜片钳技术，膜片钳技术是一种微电极技术，它利用电压钳或电流钳技术，通过在微电极和细胞膜之间形成紧密接触，记录生物膜上离子通道的电活动。膜片钳技术是一种特殊的电压钳/电流钳技术。膜片钳技术，用特殊的玻璃微管吸附在细胞表面，使其形成10 100g的密封。隔离的小膜面积为m2，其中只有少数离子通道。然后，将电压箝位施加到隔膜上，该隔膜可以测量由单个离子通道的打开产生的pA级电流，这是随机过程。通过观察单个通道开关的电流变化，可以直接得到各种离子通道的电流幅值分布，并分析膜电位与离子浓度的关系

3、。尽管膜片钳实验系统可能因研究目的不同而有所不同，但其基本组件是相同的，包括膜片钳放大器和接口、显微镜和视频监视器、防震台和屏蔽罩。倒置显微镜、防震台、防护罩、三维机械手、倒置显微镜、膜片钳放大器、膜片钳实验过程，膜片钳实验方法包括：制备玻璃微电极；准备细胞样本；建立高电阻密封；当前记录。制备玻璃微电极，并绘制微电极材料：硼硅酸盐毛细管玻璃管。要求：玻璃坯料的外径为1.3 1.7毫米，内径为1.0 1.2毫米，壁厚在0.2毫米以上。管壁越厚，拉制电极尖端的管壁越厚，电极的跨壁电容越小，噪声越低。玻璃微电极和隔膜的几何形状，电极绘图仪器，绘图方法：两步绘图法。第一步：软化玻璃，并把它拉开一段距离

4、，形成一个细管，即拉制电极的颈部；第二步：用较低的热量，将细管拉下，成为两个基本相同的玻璃微电极，在这一步中控制电极的尖端。拉制玻璃微电极的尖端直径一般为1 5 m。涂胶与抛光、涂胶与抛光玻璃微电极。胶粘涂层(疏水涂层，如硅树脂)主要是为了降低电极的跨壁电容。抛光指的是将玻璃微电极靠近加热的铂丝以使电极尖端光滑的过程。抛光的主要目的是。防止电极尖端刺穿电池，有利于高阻密封。对于尖端较薄的玻璃微电极，膜片钳实验中常用的方法是：在微电极尾部施加负压，使尖端充满电极液，然后用注射器将微电极尾部充满，最后轻弹微电极的杆以释放气泡。填充长度是电极的1/3。从理论上讲，膜片钳实验中使用的细胞样本可以来自体

5、内的各种组织和细胞，只要细胞表面光滑并能与微电极尖端形成高电阻密封。然而，在制备标本时，细胞间的连接程度不同一般来说，它包括洗涤、酶解消化或机械分离、清洗等步骤。嘿。建立高阻密封，在显微镜下找到微电极，移动三维机械手，使电极尖端接触细胞，形成高阻密封。高阻密封的建立是膜片钳实验的关键步骤。在微电极尖端与细胞膜之间的密封过程中，可以利用软件发出1mV的脉冲电压作用于微电极，使膜两侧的电位差发生变化，产生电极电流，然后通过显示屏观察电极电流幅度的变化来确定密封程度。在电极进入溶液之前，可以在显示器上看到一条直线。由高阻密封、膜片钳技术形成的电流图是四种基本记录模式。贴附细胞的贴片将已经拉伸两次并通

6、过加热抛光的微管电极放置在干净的细胞膜表面上，以形成高电阻密封，这隔离了细胞膜表面上的小膜。然后，膜被微管电极夹住，以高分辨率测量膜电流，这被称为细胞贴片。由于细胞的完整性没有被破坏，全细胞记录方法在高阻抗密封完成后施加小的负压，该负压吸取被电极覆盖的膜并使电极与整个细胞连通。通过这种方法，可以记录流入和流出整个电池的电流。在用高电阻密封由内向外的贴片后，将微管电极稍微抬起以将其与细胞分离，并且电极末端形成密封的囊泡。在空气中短暂暴露几秒钟后，囊泡破裂并回到溶液中，得到“由内向外”的贴片。外向贴片在整个细胞记录的基础上，将电极从细胞体上拉开，细胞体是贴在电极顶端的贴片，可以自动密封电极顶端。膜的外侧面向外，这是在全细胞记录的基础上改进的。2008年，第二军医大学基础部生物物理研究所的研究人员使用膜片钳和激光扫描共聚焦显微镜实时观察心肌细胞中钙离子的释放。基本原理：膜片钳可以获得膜上钙离子通道的离子电流，但不能实时定位离子运动，也不能定量分析离子浓度。激光扫描共聚焦显微镜可以实时定位钙离子的运动，但不能分析单离子通道的运动信号(如单通道电流)。膜片钳-激光扫描共聚焦显微镜同步实时