连云港神经生物学电生理膜片钳技术

膜片钳又称单通道电流记录技术，用特制的玻璃微吸管吸附于细胞表面，使之形成10～100的密封(giga-seal)，又称巨阻封接，被孤立的小膜片面积为μm量级，内中只有少数离子通道。然后对该膜片实行电压钳位，可测量单个离子通道开放产生的pA（10的负12次方安培）量级的电流，这种通道开放是一种随机过程。通过观测单个通道开放和关闭的电流变化，可直接得到各种离子通道开放的电流幅值分布、开放几率、开放寿命分布等功能参量，并分析它们与膜电位、离子浓度等之间的关系。还可把吸管吸附的膜片从细胞膜上分离出来，以膜的外侧向外或膜的内侧向外等方式进行实验研究。这种技术对小细胞的电压钳位、改变膜内外溶液成分以及施加药物都很方便。全自动膜片钳系统技术指标：信号准确，噪声少，使用了先进的微型“法拉第板”替代传统的“法拉第笼”。连云港神经生物学电生理膜片钳技术

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。连云港神经生物学电生理膜片钳技术全自动膜片钳系统技术指标：进行细胞吸附、封接和维持全细胞记录模式。并兼容常规膜片钳放大。

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。

膜片钳法的各种模式：膜外面向内模式：从全细胞模式将膜片微电极向上提起可得到切割分离的膜片，由于它的细胞膜内侧面面对膜片微电极腔内液，膜外面自然封闭而对外，所以这个模式被称为莫外面向内模式。开放细胞吸附膜内面向外模式：将细胞吸附模式的膜片以外的某部位的胞膜进行机械地破坏，经破坏孔调控细胞内液并在细胞吸附状态下进行内面向外的单一离子通道记录。穿孔囊泡膜外面向外模式：从穿孔膜片模式将膜片微电极向上提起，便在微电极尖锐端处形成一个膜囊泡，如果条件较好，此膜囊泡内不只有细胞质因子还可有线粒体等细胞器存在。膜片钳使用操作注意：禁止私拉电线，如有实验要求可与老师及时沟通。

膜片钳实验常见问题及解决方法：膜片钳实验难度大、技术要求高，要掌握有关技术和方法虽不是很困难的事，但要从一大批的实验数据中，经过处理和分析，得出有意义、有价值的结果和结论，就显得不那么容易，有许多需要注意和考虑的问题，包括减少噪音，避免电极前端的污染，提高封接成功率，具体实验过程中还需要考虑如何选取记录模式，为记录特定离子电流如何选择电极内、外液，如何选择阻断剂、激动剂，如何进行正确的数据采集等许多更为复杂的问题，还需在科研实践中不断地探索和解决。膜片钳的应用：在通道电流记录中，可分别于不同时间、不同部位施加各种浓度的药物来研究。连云港神经生物学电生理膜片钳技术

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。连云港神经生物学电生理膜片钳技术

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。连云港神经生物学电生理膜片钳技术

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