膜片鉗的基本原理則是利用負(fù)反饋電子線路,將微電極前列所吸附的一個至幾個平方微米的細(xì)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。膜片鉗技術(shù)實現(xiàn)膜電流固定的關(guān)鍵步驟是在玻璃微電極前列邊緣與細(xì)胞膜之間形成高阻密封,其阻抗數(shù)值可達(dá)10~100GΩ(此密封電阻是指微電極內(nèi)與細(xì)胞外液之間的電阻)。由于此阻值如此之高,故基本上可看成絕緣,其上之電流可看成零,形成高阻密封的力主要有氫健、范德華力、鹽鍵等。此密封不僅電學(xué)上近乎絕緣,在機械上也是較牢固的。又由于玻璃微電極前列管徑很小,其下膜面積只約1μm2,在這么小的面積上離子通道數(shù)量很少,一般只有一個或幾個通道,經(jīng)這一個或幾個通道流出的離子數(shù)量相對于整個細(xì)胞來講很少,可以忽略,也就是說電極下的離子電流對整個細(xì)胞的靜息電位的影響可以忽略,那么,只要保持電極內(nèi)電位不變,則電極下的一小片細(xì)胞膜兩側(cè)的電位差就不變,從而實現(xiàn)電位固定。在膜電位改變時,在電場的作用下,重新分布導(dǎo)致通道的關(guān)閉,同時有電荷移動,稱為門控電流。芬蘭膜片鉗離子電流
膜片鉗的應(yīng)用范圍:1.單離子通道(如鈉、鉀)的功能研究;2.心肌細(xì)胞離子通道研究(尤其與藥物作用相關(guān)的);3.常規(guī)與病理的離子通道作用機制研究;4.單細(xì)胞的形態(tài)與功能關(guān)系的研究;5.心血管藥理學(xué)的研究;6.腦片膜片鉗(證實了腦組織在體外也能存活并保持很好的活性狀態(tài),能使對腦細(xì)胞的研究更接近生理狀態(tài)下的情況,可檢驗不同腦區(qū)間的神經(jīng)通路與功能鏈接);7.神經(jīng)環(huán)路的研究(光遺傳或化學(xué)遺傳病毒載體表達(dá)的驗證);8.神經(jīng)突觸可塑性的研究。芬蘭全自動膜片鉗多少錢在青蛙肌細(xì)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(shù)。
20世紀(jì)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(dāng)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(dǎo)來**該種離子的通透性。為了弄清膜電導(dǎo)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(chǔ)上發(fā)明了膜片鉗,并利用該技術(shù)***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(xì)胞膜上記錄到膜電流是許多單通道電流總和的結(jié)果。這一技術(shù)被譽為與分子克隆技術(shù)并駕齊驅(qū)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(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(xì)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(fù)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(jìn)行了改進(jìn),引進(jìn)了膜片游離技術(shù)和全細(xì)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(xiàn),榮獲1991年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎。脂質(zhì)層電導(dǎo)很低,由于雙分子層的結(jié)構(gòu)特點,形成了細(xì)胞的膜電容,通道蛋白開閉狀況主要決定了膜電導(dǎo)的數(shù)值。
膜片鉗技術(shù)原理: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(xì)胞膜通過負(fù)壓吸引封接起來(見右圖),由于電極前列與細(xì)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,因此,此片膜內(nèi)開放所產(chǎn)生的電流流進(jìn)玻璃吸管,用一個極為敏感的電流監(jiān)視器(膜片鉗放大器)測量此電流強度,就單一離子通道電流膜片鉗技術(shù)的建立,對生物學(xué)科學(xué)特別是神經(jīng)科學(xué)是一資有重大意義的變革。這是一種以記錄通過離子通道的離子電流來反映細(xì)胞膜單一的(或多個的離子通道分子活動的技術(shù)。滔博生物TOP-Bright專注基于多種離子通道靶點的化合物體外篩選,服務(wù)于全球藥企的膜片鉗公司,快速獲得實驗結(jié)果,專業(yè)團(tuán)隊,7*30小時隨時人工在線咨詢.膜片鉗技術(shù),為您揭示細(xì)胞生命活動的細(xì)微變化!芬蘭膜片鉗離子電流
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膜片鉗技術(shù)原理: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(xì)胞膜通過負(fù)壓吸引封接起來(見右圖),由于電極前列與細(xì)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,因此,此片膜內(nèi)開放所產(chǎn)生的電流流進(jìn)玻璃吸管,用一個極為敏感的電流監(jiān)視器(膜片鉗放大器)測量此電流強度,就單一離子通道電流膜片鉗技術(shù)的建立,對生物學(xué)科學(xué)特別是神經(jīng)科學(xué)是一資有重大意義的變革。這是一種以記錄通過離子通道的離子電流來反映細(xì)胞膜單一的(或多個的離子通道分子活動的技術(shù)。芬蘭膜片鉗離子電流