美國全自動膜片鉗

膜片鉗放大器是整個實驗系統(tǒng)中的主要，它可用來作單通道或全細胞記錄，其工作模式可以是電壓鉗，也可以是電流鉗。從原理來說，膜片鉗放大器的探頭電路即I-V變換器有兩種基本結(jié)構(gòu)形式，即電阻反饋式和電容反饋式，前者是一種典型的結(jié)構(gòu)，后者因用反饋電容取代了反饋電阻，降低了噪聲，所以特別適合較低噪聲的單通道記錄。由于供膜片鉗實驗的專門的計算機硬件及相應(yīng)的軟件程序的相繼出現(xiàn)，使得膜片鉗實驗操作簡便、效率提高。如與EPC-9型膜片鉗放大器（內(nèi)含ITC-16數(shù)據(jù)采集/接口卡）配套使用的軟件PULSE/PULSEFIT，它既可產(chǎn)生刺激波形，控制數(shù)據(jù)采集，又可分析數(shù)據(jù)，同時具有用于膜電容監(jiān)測的鎖相放大器，多種軟件功能集成于一體。維持細胞正常形態(tài)和功能完整性。美國全自動膜片鉗

離子通道結(jié)構(gòu)研究∶目前，絕大多數(shù)離子通道的一級結(jié)構(gòu)得到了闡明但根本的還是要搞清楚各種離子通道的三維結(jié)構(gòu)，在這方面，美國的二位科學(xué)家彼得·阿格雷和羅德里克麥金農(nóng)做出了一些開創(chuàng)性的工作，他們到用X光繞射方法得到了K離子通道的三維結(jié)構(gòu)，二位因此獲得2003年諾貝系化學(xué)獎。有關(guān)離子通道結(jié)構(gòu)不是本PPT的重點，可參考楊寶峰的<離子通道藥理學(xué)>和Hill的<lonicChannelsOfExcitableMembranes》。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，目前有如下兩種技術(shù)：電壓鉗技術(shù)（VoltageClamp），膜片鉗（patchclamp）技術(shù)。日本高通量全自動膜片鉗電壓鉗制在細胞膜的電興奮過程中，脂質(zhì)層膜電容的反應(yīng)是被動的，其電流電壓曲線是線性的。

膜片鉗技術(shù)是1976年由諾貝爾獎得主Neher和Sakmann發(fā)展起來的一種記錄胞膜離子通道電生理活動的技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用將細胞水平和分子水平的生理學(xué)研究聯(lián)系在一起，已成為現(xiàn)代細胞電生理研究的常規(guī)方法，廣泛應(yīng)用于生物、生理、病理、藥理、神經(jīng)科學(xué)、植物和微生物等領(lǐng)域并取得了豐碩的研究成果。膜片鉗技術(shù)點燃了細胞和分子水平的生理學(xué)研究的**之火,與基因克隆技術(shù)(genecloning)并駕齊驅(qū),給生命科學(xué)研究帶來了巨大的前進動力。鈣成像技術(shù)被廣泛應(yīng)用于實時監(jiān)測神經(jīng)元、心肌以及多種細胞胞內(nèi)鈣離子的變化，從而檢測神經(jīng)元、心肌的活動情況。這些技術(shù)是人們觀測神經(jīng)以及多種細胞活動為直接的手段，現(xiàn)已發(fā)展為生命科學(xué)研究的熱點，也是國家自然科學(xué)基金等鼓勵申報的重要領(lǐng)域。

不同的全自動膜片鉗技術(shù)所采用的原理如PopulationPatchClamp技術(shù)∶同SealChip技術(shù)一樣，完全摒齊了玻璃電極，而是采用PatchPlate平面電極芯片。該芯片含有多個小室，每個小室中含有很多1-2μm的封接孔。在記錄時，每個小室中封接成功的細胞|數(shù)目較多，獲得的記錄是這些細胞通道電流的平均值。因此，不同小室其通道電流的一致性非常好，變異系數(shù)很小。美國Axon（MDS）公司采用這一技術(shù)研發(fā)出了全自動高通量的lonWorksQuattro系統(tǒng)，成為藥物初期篩選的金標(biāo)準(zhǔn)屯流鉗素向細胞內(nèi)注入刺激電流，記錄膜電位對刺激電流的反應(yīng)。

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。封接（seal）是膜片鉗記錄的關(guān)鍵步驟之一。美國腦片膜片鉗實驗操作

膜片鉗技術(shù)是用玻璃微電極吸管把只含1-3個離子通道、面積為幾個平方微米的細胞膜通過負壓吸引封接起來。美國全自動膜片鉗

nVista，nVoke，3D bioplotte，invivo產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是信息化和工業(yè)化深度融合的源頭，對促進工業(yè)轉(zhuǎn)型升級、發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、推動現(xiàn)代**建設(shè)、保證和提高大家生活水平具有重要作用。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；隨著中國的不斷進步，世界上只有一個救世主——市場，能救企業(yè)的只有你自己——自強，提高服務(wù)型重點競爭力才是中國制造業(yè)的獨一出路。以顯微科學(xué)儀器行業(yè)的發(fā)展與變化為例，以親身的實踐為例，毛磊認為，隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國的環(huán)境和實力都發(fā)生了巨大變化，有了完全不同的基礎(chǔ)，這為國產(chǎn)科學(xué)儀器走向高階水平增強了信心。我國現(xiàn)有有限責(zé)任公司（自然）企業(yè)數(shù)千多家，已經(jīng)形成門類品種比較齊全，具有一定技術(shù)基礎(chǔ)和生產(chǎn)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)體系。但同時業(yè)內(nèi)**也指出，雖然我國測試儀器產(chǎn)業(yè)有了一定的發(fā)展，但遠遠不能滿足國民經(jīng)濟各行各業(yè)日益增長的迫切需求。美國全自動膜片鉗

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