膜片钳操作系统

膜片钳操作系统可以用来记录细胞膜离子通道的电生理活动,还可以与其他生物学方法结合应用,如观察药物对离子通道的影响、分析药物在靶离子通道或受体上的作用位点。也可以直接观察和分辨单离子通道电流及其开闭时程,区分离子通道的离子选择性,同时可发现新的离子通道及亚型。该系统包含离子电流放大器显微操作器给药器、倒置显微镜、微电极拉制仪、冰点渗透压仪、电动振动切片机等。

 

一、技术优势

膜片钳技术是用玻璃微电极吸管把只含1-3个离子通道、面积为几个平方微米的细胞膜通过负压吸引封接起来,由于电极尖端与细胞膜的高阻封接,在电极尖端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,就代表单一离子通道电流。这一技术的发现和基因克隆技术并架齐驱,给生命科学研究带来了巨大的前进动力。 Sakmann Neher由于发明了膜片钳技术,荣获1991年诺贝尔医学和生理学奖。

 

二、应用领域

膜片钳技术发展至今,已经成为现代检测细胞电生理活动的常规技术手段,是研究细胞离子通道的“金标准”,广泛应用于神经(脑)科学、心血管科学、药理学、细胞生物学、病理生理学、中医药学、植物细胞生理学、运动生理等多学科领域研究。例如可用于与药物作用有关的心肌离子通道、离子通道生理与病理情况下作用机制的研究、单细胞形态与功能关系的研究、药物作用机制的研究、心血管药理研究中的应用、创新药物研究与高通量筛选、观察和分辨单离子通道电流及其开闭时程、区分离子通道内的离子选择性等等。


1. 检测药物对HERG通道的抑制作用

选择稳定转染并表达人源心肌HERG离子通道的HEK293细胞,记录离子电流的变化情况。通过实验成功记录到了HERG步阶电流和尾电流。结论:体外HERG实验可直接检测药物对HERG电流的抑制作用,膜片钳的正确操作及电流记录是实验成败的关键。

2,检测化学损伤后大鼠脑片的电生理特性

膜片钳技术可以用于癫痫大鼠急性分离所得海马脑片的电生理研究,化学损伤后神经元兴奋性明显身高,为开展癫痫相关功能研究提供了新的途径。

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2,检测药物对大鼠心室细胞钙通道的作用

采用膜片钳技术可以观察到药物对大鼠心室细胞钙通道的作用情况,通过给予小鼠不同药物或者药物的不同稀释浓度,可以观察到钙通道电流信号的变化情况,从而发现药物对钙通道的作用特点。

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参考文献:

【1】夏静,彭双清.应用膜片钳技术检测药物对HERG通道抑制作用的实验过程及要点. 军事医学,39,11

【2】徐祖才,张骏,黄浩等,全细胞膜片钳技术检测化学损伤致痫大鼠海马脑片电生理特性,中国老年学杂志,2016年第36卷 

3】孟红旭,郭浩等, 采用膜片钳技术观察3种中药复方含药血清对大鼠心肌细胞L-型钙通道的作用, 中药药理与临床 2017:333


一、功能简介

该离子电流测定仪系统可以检测细胞或组织的电生理活动。可以直接观察和分辨单离子通道电流及其开闭时程、区分离子通道的离子选择性、同时可发现新的离子通道及亚型。通过对各种生理或病理情况下细胞膜某种离子通道特性的研究,了解该离子的生理意义及其在疾病过程中的作用机制。

二、基本参数

1.四通道放大器,本底噪声<90fA。集成数据采集卡。

2.带自我校准功能,探头如果损坏可以自动校准灵活匹配探头。

3.具有电压钳和电流钳模式,能够测量通道电流,静息膜电位,动作电位,电极电阻,串联电阻,膜电阻,膜电容接电位、快慢电容的补偿等均由软件方便快捷自动完成

4.探头反馈电阻有三种,分别为50GΩ、500MΩ、5MΩ

5.最大测量电流:200pA(50GΩ)、20nA(500MΩ)、2μA(5MΩ)

6.电容补偿:C-fast(0-15pF,0-8μs时间常数),C-slow(0-1000pF,串联电阻1MΩ-1GΩ

7.可进行全细胞膜片钳记录,单通道记录,全细胞膜电容记录,全细胞碳纤电极记录,光解释放,离子浓度荧光检测可记录,所有的电生理信号,

8.功能可以调节破膜电压,0-1000mV。

9.多通道数据采集(8个A/D通道)与输出刺激(3个D/A输出通道)

10.可输出多种多样的刺激波形

11.P/N漏检功能

12.具有全细胞和细胞贴附模式下进行膜电容测定的LOCK IN放大器的功能

13.具有离子成像测定的扩展功能,扩展后可控制光源和对荧光测定进行控制的功能

14.记录单通道离子流信号


1. 单细胞,急性分离和培养的单细胞。

2. 活体脑组织切片,其它活体最值切片