德國雙電極膜片鉗系統(tǒng)

20世紀初由Cole發(fā)明，Hodgkin和Huxleyw完善，目的是為了證明動作電位的峰電位是由于膜對鈉的通透性發(fā)生了一過性的增大過程。但當時沒有直接測定膜通透性的辦法，于是就用膜對某種離子的電導來**該種離子的通透性。

為了弄清膜電導變化的機制和離子通道的存在，也為了克服電壓鉗的缺點Erwin和Bert在電壓鉗的基礎上發(fā)明了膜片鉗，并利用該技術***在蛙肌膜上記錄到PA級的乙酰膽堿激動的單通道電流，***證明了離子通道的存在。并證明在完整細胞膜上記錄到膜電流是許多單通道電流總和的結果。這一技術被譽為與分子克隆技術并駕齊驅的劃時代的偉大發(fā)明。二人因此獲得諾貝爾生理或醫(yī)學獎。 脂質層電導很低，由于雙分子層的結構特點，形成了細胞的膜電容，通道蛋白開閉狀況主要決定了膜電導的數(shù)值。德國雙電極膜片鉗系統(tǒng)

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)模轉換器等構成，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)轉換器轉化為數(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。美國膜片鉗解決方案對離子通道功能的研究，主要采用記錄離子通道電流來間接反映離子通道功能。

資料分析：一般電學性質∶通過I/V關系計算得到單通道電導，觀察通道有無整流。通過離子選擇性、翻轉電位或其它通道的條件初步確定通道類型。通道動力學分析∶開放時間、開放概率、關閉時間、通道的時間依賴性失活、開放與關閉類型（簇狀猝發(fā)，Burst）樣開放與閃動樣短暫關閉（flickering），化學門控性通道的開、關速率常數(shù)等數(shù)據(jù)。藥理學研究∶研究的藥物，阻斷劑、激動劑或其它調(diào)制因素對通道活動的影響情況。綜合分析得出結淪。

膜片鉗技術發(fā)展歷史：1976年德國馬普生物物理化學研究所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啟動的單通道離子電流，從而產(chǎn)生了膜片鉗技術。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等對該技術進行了改進，引進了膜片游離技術和全細胞記錄技術，從而使該技術更趨完善，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)學和生理學獎。膜片鉗技術的建立，對生物學科學特別是神經(jīng)科學是一資有重大意義的變革。

膜片鉗技術∶從一小片（約幾平方微米）膜獲取電子學方面信息的技術，即保持跨膜電壓恒定——電壓鉗位，從而測量通過膜離子電流大小的技術。通過研究離子通道的離子流，從而了解離子運輸、信號傳遞等信息?；驹恚豪秘摲答侂娮泳€路，將微電極前列所吸附的一個至幾個平方微米的細胞膜的電位固定在一定水平上，對通過通道的微小離子電流作動態(tài)或靜態(tài)觀察，從而研究其功能。研究離子通道的一種電生理技術，是施加負壓將玻璃微電極的前列（開口直徑約1μm）與細胞膜緊密接觸，形成高阻抗封接，可以精確記錄離子通道微小電流。能制備成細胞貼附、內(nèi)面朝外和外面朝內(nèi)三種單通道記錄方式，以及另一種記錄多通道的全細胞方式。膜片鉗技術實現(xiàn)了小片膜的孤立和高阻封接的形成，由于高阻封接使背景噪聲水平**降低，相對地增寬了記錄頻帶范圍，提高了分辨率。另外，它還具有良好的機械穩(wěn)定性和化學絕緣性。而小片膜的孤立使對單個離子通道進行研究成為可能。細胞膜由脂類雙分子層和和蛋白質構成。美國高通量全自動膜片鉗專題

細胞是動物和人體的基本組成單元，細胞與細胞內(nèi)的通信,是依靠其膜上的離子通道進行的。德國雙電極膜片鉗系統(tǒng)

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