上海医学膜片钳电生理技术原理

膜片钳芯片技术是继细胞芯片之后的又一种崭新的分析细胞电生理参数的芯片技术。由于该芯片除了具有传统膜片钳的高分辨和高准确性特点外,还具有高通量、自动化以及细胞多通道参数和细胞网络参数在线和实时检测等优点.因此,该芯片技术将很大促进细胞离子通道、细胞网络传导以及药物筛选的研究和应用。具体介绍了膜片钳芯片技术的发展及其应用,结合研究工作,着重介绍了膜片钳芯片技术在味觉细胞研究的比较新进展,并结合神经芯片研究细胞网络的方法,对采用膜片钳芯片技术在细胞和分子水平上研究味觉的敏感机理和传导机制的应用前景进行了展望。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。上海医学膜片钳电生理技术原理

膜片钳技术—打开细胞电生理研究之门：膜片钳技术（patchclamptechniques）是采用钳制电压或电流的方法对生物膜上离子通道的电活动进行记录的微电极技术。膜片钳技术的原理：用一个尖锐端直径在1.5-3.0um的玻璃微电极接触细胞膜表面，通过负压吸引使电极尖锐端与细胞膜之间形成千兆欧姆以上的阻抗封接，此时电极尖锐端下的细胞膜小区域（膜片,patch）与其周围在电学上分隔，在此基础上固定（钳制,Clamp）电位，对此膜片上的离子通道的离子电流进行监测及记录。上海医学膜片钳电生理技术原理膜片钳使用的注意事项：玻璃微电极需先用甲醇浸泡，再用酒精灯微烧两端，使其平滑。

膜片钳电生理技术服务记录的几种形式：全细胞记录构型(whole-cell recording)　高阻封接形成后，继续以负压抽吸使电极管内细胞膜破裂，电极胞内液直接相通，而与浴槽液绝缘，这种形式称为“全细胞”记录。它既可记录膜电位又可记录膜电流。其中膜电位可在电流钳情况下记录，或将玻管连到标准高阻微电极放大器上记录。在电压钳条件下记录到的大细胞全细胞电流可达nA级，全细胞钳的串联电阻(玻管和细胞内部之间的电阻)应当补偿。任何流经膜的电流均流经这一电阻，所引起的电压降将使玻管电压不同于细胞内的真正电位。电流愈大，愈需对串联电阻进行补偿。

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。膜片钳的应用：对药物作用机制的研究。

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。膜片钳技术本质上也属于电压钳范畴。上海医学膜片钳电生理技术原理

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。上海医学膜片钳电生理技术原理

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。上海医学膜片钳电生理技术原理

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