進口雙分子層膜片鉗技術

 膜片鉗技術本質上也屬于電壓鉗范疇，兩者的區(qū)別關鍵在于：①膜電位固定的方法不同；②電位固定的細胞膜面積不同，進而所研究的離子通道數目不同。電壓鉗技術主要是通過保持細胞跨膜電位不變，并迅速控制其數值，以觀察在不同膜電位條件下膜電流情況。因此只能用來研究整個細胞膜或一大塊細胞膜上所有離子通道活動。目前電壓鉗主要用于巨大細胞的全性能電流的研究，特別在分子克隆的卵母細胞表達電流的鑒定中發(fā)揮著其他技術不能替代的作用。該技術的主要缺陷是必須在細胞內插入兩個電極，對細胞損傷很大，在小細胞如元，就難以實現，又因細胞形態(tài)復雜，很難保持細胞膜各處生物特性的一致。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。進口雙分子層膜片鉗技術

離子通道是一種特殊的膜蛋白，它橫跨整個膜結構，是細胞內部與部外聯系的橋梁和細胞內外物質交換的孔道，當通道開放時。細胞內外的一些無機離子如Na，kCa等帶電離子可經通道順濃度梯度或電位梯度進行跨膜擴散，從而形成這些帶電離子在膜內外的不同分布態(tài)勢，這種態(tài)勢和在不同狀態(tài)下的動態(tài)變化是可興奮細胞靜息電位和動作電的基礎。這些無機離子通過離子通道的進圍所產生的電活動是生命活動的基礎，只有在此基礎上才可能有腺體分泌、肌肉收縮、基因表達、新陳代謝等生命活動。離子通道結構和功能障礙決定了許多疾病的發(fā)生和發(fā)展。因此，了解離子通道的結構、功能以及結構與功能的關系對于從分子水平深入探討某些疾病的病理生理機制、發(fā)現特異藥物或措施等均具有十分重要的理論和實際意義。芬蘭雙電極膜片鉗單細胞浸溶細胞溶液和微電極玻璃管內的填充液成分對全細胞膜片鉗記錄也是很重要的內容。

光遺傳學調控技術是近幾年正在迅速發(fā)展的一項整合了光學、基因操作技術、電生理等多學科交叉的生物技術。NatureMethods雜志將此技術評為"Methodoftheyear2010"[19]；美國麻省理工學院科技評述（MITTechnologyReview，2010）在其總結性文章"Theyearinbiomedicine"中指出：光遺傳學調控技術現已經迅速成為生命科學，特別是神經和心臟研究領域中熱門的研究方向之一。目前這一技術正在被全球幾百家從事心臟學、神經科學和神經工程研究的實驗室使用，幫助科學家們深入理解大腦的功能，進而為深刻認識神經、精神疾病、心血管疾病的發(fā)病機理并研發(fā)針對疾病干預和的新技術。

膜片鉗技術實現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。單通道電流1.典型的單通道電流呈一種振幅相同而持續(xù)時間不等的脈沖樣變化。他有兩個電導水平，即O和1，分別對應通道的關閉和開效狀態(tài)。2.有的矩形脈沖簇狀發(fā)放時，通道電流不在同一水平，可以明顯觀察到不同數目離子通道所形成的電流臺階，從而可推斷出被測膜片的通道數目。3.有的通道可記錄到圓滑型和方波形兩種形式。4.有些通道開放活動是持續(xù)開放，中間被閃動樣的關閉所中斷，形成burst開放。有些通道開放活動是簇狀開放與短期平靜交替出現，形成簇狀發(fā)放串（Cluster）封接是膜片鉗記錄的關鍵步驟之一。

把膜電位鉗位電壓調到-80--100mV，再用鉗位放大器的控制鍵把全細胞瞬態(tài)充電電流調定至零位（EPC-10的控制鍵稱為C-slow和C-series;Axopatch200標為全細胞電容和系列電阻）。寫下細胞的電容值Cc和未補整的系列電阻值Rs，用于消除全細胞瞬態(tài)電流，計算鉗位的固定時間（即RsCc），然啟根據歐姆定律從測定脈沖電流的振幅算出細胞的電阻RC。緩慢調節(jié)Rs旋鈕注意測定脈沖反應的變化，逐漸增加補整的比例。如果RS補整非常接近振蕩的閾值，RS或Cc的微細變化都會達到震蕩的閾值，產生電壓的振蕩而使細胞受損。因此應當在RS補整水平寫不穩(wěn)定閾值之間留有10%-20%的余地為安全。準備資料收集和脈沖序列的測定。屯流鉗素向細胞內注入刺激電流，記錄膜電位對刺激電流的反應。美國全細胞膜片鉗離子電流

在膜電位改變時，在電場的作用下，重新分布導致通道的關閉，同時有電荷移動，稱為門控電流。進口雙分子層膜片鉗技術

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的單通道離子電流，從而產生了膜片鉗技術。1980年Sigworth等在記錄電極內施加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。進口雙分子層膜片鉗技術

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