温州神经生物学实用膜片钳研究方案

膜片钳技术及其应用：它是作者在\"膜片钳技术及其应用\"领域所进行的研究工作的总结，同时也吸取了国际上的先进技术和新近的研究成果。内容包括:细胞电生理与膜片钳技术，膜片钳系统的组建及实验技术概要，膜片钳放大器原理与低噪声设计，单通道和全细胞电流记录技术，数据采集和分析，细胞分泌活动的膜电容监测技术和安培测量技术，细胞内钙离子浓度的测量及钙库特性，脑切片膜片钳技术，心肌细胞的药理特性和植物细胞的离子通道特性。膜片钳的数据如何处理：细胞钳记录的是许多通道的平均电流,有利于综合分析。温州神经生物学实用膜片钳研究方案

膜片钳技术基本原理与特点：又由于玻璃微电极管径很小，其下膜面积光约1 μm2，在这么小的面积上离子通道数量很少，一般只有一个或几个通道，经这一个或几个通道流出的离子数量相对于整个细胞来讲很少，可以忽略，也就是说电极下的离子电流对整个细胞的静息电位的影响可以忽略，那么，只要保持电极内电位不变，则电极下的一小片细胞膜两侧的电位差就不变，从而实现电位固定另外，高阻封接技术还很大降低了电流记录的背景噪声，从而戏剧性地提高了时间、空间及电流分辨率，如时间分辨率可达10 μs、空间分辨率可达1平方微米及电流分辨率可达10-12 A。药理学离子通道应用电压钳是利用负反馈技术将膜电位在空间和时间上固定于某一测定值。

膜片钳使用的注意事项：1.向玻璃微电极灌注内液时切勿灌太多（1cm左右为适），以防液体进入银丝底部增加噪声。2.安装玻璃微电极时，电极应与银丝平行，防止刮蹭银丝电极。3.玻璃微电极需先用甲醇浸泡，再用酒精灯微烧两端，使其平滑。4.换液时应时刻观察浴槽，防止液面过低或液体溢出污染镜头，Z适液面为微高于出液口。5.浴槽及灌流系统用毕请及时清洗，防止长菌影响实验。6.打雷天气必须禁止膜片钳实验。7.干燥季节请先用手触摸金属框架释放身体的静电。8.每位实验者请在E盘建立自己的文件夹储存数据。

膜片钳系统有如下应用局限性(1)光能应用于悬浮细胞的纪录，因此大部分的纪录对象为化细胞，而对于需要贴壁生长的大多数正常细胞，现有的自动膜片钳系统就无法纪录；(2)在纪录对象上，目前的膜片钳系统只能纪录胞膜形状平整饱满的细胞，大部分是工具细胞如化细胞，此类细胞有比较强的细胞膜可以禁得起各种人为操作，而许多具有研究价值的细胞(例如元代培养的神经元)胞膜较弱容易破裂，且胞体表面不规整，现有的自动膜片钳系统难以派上用场。因此，迫切需要一种新型的全自动膜片钳电生理纪录系统来解决以上问题。膜片钳系统有如下应用局限性：大部分的纪录对象为化细胞，而对于需要贴壁生长的大多数正常细胞。

膜片钳技术原理：膜片钳技术的建立，对生物学科学特别是神经科学是一资有重大意义的变革。这是一种以记录通过离子通道的离子电流来反映细胞膜单一的（或多个的离子通道分子活动的技术。些技术的出现自然将细胞水平和分子水平的生理学研究联系在一起，同时又将神经科学的不同分野必然地融汇在一起，改变了既往各个分野互不联系、互不渗透，阻碍人们很全认识能力的弊端。由于电极与细胞膜的高阻封接，在电极笼罩下的那片膜事实上与膜的其他部分从电学上隔离，因此，此片膜内开放所产生的电流流进玻璃吸管，用一个极为敏感的电流监视器（膜片钳放大器）测量此电流强度，就替代单一离子通道电流。膜片钳使用操作流程及注意事项：拉制仪提前预热（至少30min）。湖州药理学离子通道供应商

应用膜片钳技术可以直接观察和分辨单离子通道电流及其开闭时程。温州神经生物学实用膜片钳研究方案

膜片钳的数据如何处理：穿孔膜片(perforated patch)是为克服常规全细胞模式的胞质渗漏问题,有学者将与离子亲和的制霉菌素或二性霉素b经微电极灌流到含有类甾醇的细胞膜上,形成只允许一价离子通过的孔,用此法在膜片上做很多导电性孔道,借此对全细胞膜电流进行记录。由于此模式的胞质渗漏极为缓慢,局部串联阻抗较常规全细胞模式高,所以钳制速度很慢,也称为缓慢全细胞模式。它适合于小细胞的电压钳位,对于直径大于30μm的细胞很难实现钳位。不足之处是由于电极与细胞间交换快,细胞内环境很容易破坏,因此记录所用的电极液应与胞浆主要成分相同,如高k+,低na+和ca2+及一定的缓冲成分和能量代谢所需的物质。膜片钳技术用特制的玻璃微吸管吸附于细胞表面，使之形成10~100MΩ的高阻封接，被孤立的小膜片面积为微米数量级，因此封接范围内细胞膜光有少数离子通道。温州神经生物学实用膜片钳研究方案

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