膜片鉗技術是神經(jīng)科學領域非常重要的一項技術,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,膜片鉗技術已經(jīng)成為神經(jīng)科學領域較常用也是較實用的技術之一,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,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。膜電位Vm由高輸入阻抗的電壓跟隨器所測量。單電極膜片鉗報價
ePatch的設計的一些亮點還包括:可以在軟件中伴隨數(shù)據(jù)進行實驗記錄,你不用再專門拿一個實驗記錄本了,也不用再擔心本本上記錄的內(nèi)容找不到對應的數(shù)據(jù)了,系統(tǒng)會把他們一一對應起來。電壓電流刺激模式的編輯更為傻瓜,眾多的模塊,直接拖拽就可以,還伴隨著示例圖,讓你對你編輯的程序一目了然。實時的全細胞參數(shù)估算,包括封接電阻,膜電容,膜電阻等重要參數(shù)強大的在線分析功能,包括電壓鉗模式下的I/Vgraph,eventdetection,F(xiàn)FT,以及電流鉗模式下的APthresholddetection,APfrequency,APslope等數(shù)據(jù)可保存成多種格式,你要是個程序達人,可以支持使用Matlab進行數(shù)據(jù)分析,如果沒有這樣的經(jīng)驗也沒有問題,數(shù)據(jù)可以保存成.abf用的Clampfit直接分析。美國單通道膜片鉗哪家好膜片鉗技術實現(xiàn)了小片膜的孤立和高阻封接的形成,增寬了記錄頻帶范圍,提高了分辨率。
在膜片鉗技術的發(fā)展過程中主要形成了五種記錄模式,即細胞貼附模式(cell-attachedmode或loose-seal-cellattachedmode)、膜內(nèi)面向外模式(inside-outmode)、膜外面向外模式(outside-outmode)、常規(guī)全細胞模式(conventionalwhole-cellmode)和穿孔膜片模式(perforatedpatchmode)。a.亞細胞水平:細胞貼附模式,可記錄通過電極下膜片中通道蛋白的離子電流(紅色虛線箭頭)。在全細胞膜片鉗中,膜片破裂,因此可以記錄全細胞的宏觀電流,它表示整個細胞的總和電流(藍色虛線箭頭)。b.細胞水平:來自神經(jīng)元不同部分的全細胞同步記錄可確定信號傳遞的方向。c.神經(jīng)元網(wǎng)絡水平:全細胞記錄可以在一個連接神經(jīng)元的小網(wǎng)絡中進行。d.活物水平:可以在執(zhí)行任務或自由走動的動物大腦中進行全細胞記錄。
膜片鉗技術的創(chuàng)立取代了電壓鉗技術,是細胞電生理研究的一個飛躍,使得離子通道的研究,從宏觀深入到微觀,使昔日的“肉湯生理學(brothphysiology)”與“閃電生理學(lightningphysiology)”在分子水平上結(jié)合起來,使人們對膜通道的認識耳目一新。當前,生理學、生物物理學、生物化學、分子生物學和藥理學等多種學科正在把膜片鉗技術和膜通道蛋白重組技術、同位素示蹤技術和光譜技術等非電生理技術結(jié)合起來,協(xié)同對離子通道進行較全的研究。不少實驗室已經(jīng)將基因工程與膜片鉗技術結(jié)合起來,把通道蛋白有目的地重組于人工膜中進行研究。設想將合成的通道蛋白分子接種入機體以替換有缺陷和異常的通道的功能而達到的目的。由此形成了一門細胞學科—電生理學,即是用電生理的方法來記錄和分析細胞產(chǎn)生電的大小和規(guī)律的科學。
在大多數(shù)膜片鉗實驗,要求所有實驗儀器及設備均具有良好的機械穩(wěn)定性,以使微電極與細胞膜之間的相對運動盡可能小。防震工作臺放置倒置顯微鏡和與之固定連接的微操縱器,其他設備置于臺外。屏蔽罩由銅絲網(wǎng)制成,接地以防止周圍環(huán)境的雜散電場對膜片鉗放大器的探頭電路的干擾。儀器設備架要靠近工作臺,便于測量儀器與光學儀器配接。倒置顯微鏡是膜片鉗實驗系統(tǒng)的主要光學部件,它不僅具有較好的視覺效果,便于將玻璃電極與細胞的頂部接觸,而且是借助移動物鏡來實現(xiàn)聚焦,具有較好的機械穩(wěn)定性。視頻監(jiān)視器主要是用來監(jiān)視實驗過程中的操作,特別是能將封接參數(shù)(如封接阻抗)與細胞的形態(tài)對應,以實現(xiàn)良好的封接。準確捕捉離子通道動態(tài),膜片鉗技術助您一臂之力!德國可升級膜片鉗技術
膜電導測定的依據(jù)是電學中的歐姆定律。單電極膜片鉗報價
高阻封接技術還明顯降低了電流記錄的背景噪聲,從而戲劇性地提高了時間、空間及電流分辨率,如時間分辨率可達10μs、空間分辨率可達1平方微米及電流分辨率可達10-12A。影響電流記錄分辨率的背景噪聲除了來自于膜片鉗放大器本身外,主要還是信號源的熱噪聲。信號源如同一個簡單的電阻,其熱噪聲為σn=4Kt△f/R式中σn為電流的均方差根,K為波爾茲曼常數(shù),t為溫度,△f為測量帶寬,R為電阻值。可見,要得到低噪聲的電流記錄,信號源的內(nèi)阻必需非常高。如在1kHz帶寬,10%精度的條件下,記錄1pA的電流,信號源內(nèi)阻應為2GΩ以上。電壓鉗技術只能測量內(nèi)阻通常達100kΩ~50MΩ的大細胞的電流,從而不能用常規(guī)的技術和制備達到所要求的分辨率。單電極膜片鉗報價