芬蘭細胞膜片鉗專題

來源: 發(fā)布時間:2023-02-27

膜片鉗技術(shù)是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域非常重要的一項技術(shù),1976年由國馬普生物物理研究所Neher和Sakmann發(fā)明,從而在活細胞上記錄到單個離子通道的電流。近半個世紀來,膜片鉗技術(shù)已經(jīng)成為神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域較常用也是較實用的技術(shù)之一,具有極大的精確性和靈活性,能夠揭示離子通道,單細胞突觸反應(yīng),及神經(jīng)環(huán)路連接等多層次的電生理特性。做過膜片鉗的人都知道,膜片鉗的信號采集設(shè)備一般由前置放大器,放大器,模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器等構(gòu)成,神經(jīng)元電信號先通過前置放大器(headstage)初步放大,后傳輸入放大器進一步放大,再傳入模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,后被計算機采集。下圖顯示的是我們較常使用的AXON和HEKA膜片鉗的一個信號傳輸路徑。由于電極前列與細胞膜的高阻封接,在電極前列籠罩下的那片膜事實上與膜的其他部分從電學(xué)上隔離。芬蘭細胞膜片鉗專題

芬蘭細胞膜片鉗專題,膜片鉗

80年代初發(fā)展起來的膜片鉗技術(shù)(patchclamptechnique)為了解生物膜離子單通道的門控動力學(xué)特征及通透性、選擇性膜信息提供了直接的手段。該技術(shù)的興起與應(yīng)用,使人們不僅對生物體的電現(xiàn)象和其他生命現(xiàn)象更進一步的了解,而且對于疾病和藥物作用的認識也不斷的更新,同時還形成了許多病因?qū)W與藥理學(xué)方面的新觀點。膜片鉗技術(shù)是一種以記錄通過離子通道的離子電流來反映細胞膜單一的或多個的離子通道分子活動的技術(shù)。它和基因克隆技術(shù)(genecloning)并架齊驅(qū),給生命科學(xué)研究帶來了巨大的前進動力。進口全自動膜片鉗電生理工具膜片鉗技術(shù)原理膜片鉗技術(shù)是用玻璃微電極接觸細胞,形成吉歐姆(GΩ)阻抗。

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1976年德國馬普生物物理化學(xué)研究所Neher和Sakmann在青蛙肌細胞上用雙電極鉗制膜電位的同時,記錄到ACh的單通道離子電流,從而產(chǎn)生了膜片鉗技術(shù)。1980年Sigworth等在記錄電極內(nèi)施加5-50cmH2O的負壓吸引,得到10-100GΩ的高阻封接(Giga-seal),明顯降低了記錄時的噪聲實現(xiàn)了單根電極既鉗制膜片電位又記錄單通道電流的突破。1981年Hamill和Neher等對該技術(shù)進行了改進,引進了膜片游離技術(shù)和全細胞記錄技術(shù),從而使該技術(shù)更趨完善,具有1pA的電流靈敏度、1μm的空間分辨率和10μs的時間分辨率。1983年10月,《Single-ChannelRecording》一書問世,奠定了膜片鉗技術(shù)的里程碑。Sakmann和Neher也因其杰出的工作和突出貢獻,榮獲1991年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎。

1976年德國馬普生物物理化學(xué)研究所Neher和Sakmann在青蛙肌細胞上記錄記錄到AChjihuo的單通道離子電流1980年Sigworth等用負壓吸引,得到10-100GΩ的高阻封接(Giga-sea1),降低了記錄時的噪聲1981年Hamill和Neher等引進了膜片游離技術(shù)和全細胞記錄技術(shù)1983年10月,《Single-ChannelRecording》一書問世,奠定了膜片鉗技術(shù)的里程碑。膜片鉗技術(shù)原理膜片鉗技術(shù)是用玻璃微電極接觸細胞,形成吉歐姆(GΩ)阻抗,使得與電極前列開口處相接的細胞膜的膜片與周圍在電學(xué)上絕緣,在此基礎(chǔ)上固定電位,對此膜片上的離子通道的離子電流(pA級)進行監(jiān)測記錄的方法。Neher創(chuàng)膜片鉗的膜電容檢測與碳纖電極電化學(xué)檢測聯(lián)合運用的技術(shù)。

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在形成高阻抗封接后,記錄實驗結(jié)果之前,通常要根據(jù)實驗的要求進行參數(shù)補償,以期獲得符合實際的結(jié)果。需要注意的是,應(yīng)恰當設(shè)置放大器的帶寬,例如10kHz,這樣在電流監(jiān)測端將觀察不到超越此頻帶以外的無用信息。膜片鉗實驗難度大、技術(shù)要求高,要掌握有關(guān)技術(shù)和方法雖不是很困難的事,但要從一大批的實驗數(shù)據(jù)中,經(jīng)過處理和分析,得出有意義、有價值的結(jié)果和結(jié)論,就顯得不那么容易,有許多需要注意和考慮的問題,包括減少噪音,避免電極前端的污染,提高封接成功率,具體實驗過程中還需要考慮如何選取記錄模式,為記錄特定離子電流如何選擇電極內(nèi)、外液,如何選擇阻斷劑、激動劑,如何進行正確的數(shù)據(jù)采集等許多更為復(fù)雜的問題,還需在科研實踐中不斷地探索和解決。封接(seal)是膜片鉗記錄的關(guān)鍵步驟之一。芬蘭雙分子層膜片鉗電生理工具

現(xiàn)代膜片鉗技術(shù)是在電壓鉗技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。芬蘭細胞膜片鉗專題

在計算機和互聯(lián)網(wǎng)的急速發(fā)展到整個世界的背景下,儀器儀表也開始向網(wǎng)絡(luò)化突進,結(jié)合新的科技設(shè)備,通過廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)直接操控儀器儀表,對公司的管理,經(jīng)營一體化,應(yīng)用模式的分析等各大方面產(chǎn)生影響。有限責任公司(自然)企業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)這個平臺與客戶直接的交流,突破了世界和空間的限制,行家遠程操控對儀器儀表進行維護和分析。高科技的產(chǎn)品也隨之而來。工業(yè)領(lǐng)域轉(zhuǎn)型升級、提升發(fā)展質(zhì)量等有利于儀器儀表行業(yè)的發(fā)展;**安全、社會安全、產(chǎn)業(yè)和信息安全等需要自主、nVista,nVoke,3D bioplotte,invivo裝備,成為全社會共識;隨著手機移動網(wǎng)絡(luò)的消費潛力不斷隱現(xiàn),消費者利用手機消費的頻率和份額逐年遞增。移動互聯(lián)網(wǎng)所隱藏的商業(yè)價值被更多地挖掘出來之后,各種傳統(tǒng)行業(yè)(包括nVista,nVoke,3D bioplotte,invivo行業(yè))的移動網(wǎng)上平臺相繼誕生。儀器儀表行業(yè)飛速發(fā)展一是因為我國的經(jīng)濟高速穩(wěn)定發(fā)展的運行;按照過去的經(jīng)驗,如果GDP的增長在10%以上時,儀表行業(yè)的增長率則在26%~30%之間。二是因為我國宏觀調(diào)控對儀表行業(yè)的影響有一個滯后期,儀表往往在工程的后期才交付使用,因此,因宏觀調(diào)控政策而減少的收入對儀表行業(yè)的影響不會太大。芬蘭細胞膜片鉗專題

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