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膜片钳技术

膜片钳技术

技术简介

      膜片钳技术是一种细胞内记录技术,是研究离子通道活动的最佳工具,也是应用最广泛的电生理技术之一。该技术通过施加负压将微玻管电极(膜片电极或膜片吸管)的尖端与细胞膜紧密接触,形成GΩ以上的阻抗,使电极开口处的细胞膜与其周围膜在电学上绝缘。被孤立的小膜片面积为μm量级,内中仅有少数离子通道。玻璃微电极中含有一根浸入电解溶液中的导线,用于传导离子。在此基础上对该膜片施行电压钳位(即保持跨膜电压恒定),如果单个离子通道被包含在膜片内,则可对此膜片上的离子通道的电流进行监测记录。通过观测单个通道开放和关闭的电流变化,可直接得到各种离子通道开放的电流幅值分布、开放几率、开放寿命分布等功能参量,并分析它们与膜电位、离子浓度等之间的关系。还可把吸管吸附的膜片从细胞膜上分离出来,以膜的外侧向外或膜的内侧向外等方式进行实验研究。这种技术对小细胞的电压钳位、改变膜内外溶液成分以及施加药物都很方便。

膜片钳的几种记录模式及在不同水平上的应用

     在膜片钳技术的发展过程中主要形成了四种记录模式,即细胞贴附模式(cell-attached mode或loose-seal-cell attached mode)、膜内面向外模式(inside-out mode)、膜外面向外模式(outside-out mode)、常规全细胞模式(conventional whole-cell mode)和穿孔膜片模式(perforated patch mode)。

(来源:《实用膜片钳技术》,刘振伟著2006)

图1 在不同研究水平使用的膜片钳技术(Nature 575,38-39(2019))

     a.亚细胞水平:细胞贴附模式,可记录通过电极下膜片中通道蛋白的离子电流(红色虚线箭头)。在全细胞膜片钳中,膜片破裂,因此可以记录全细胞的宏观电流,它表示整个细胞的总和电流 (蓝色虚线箭头)。

     b. 细胞水平:来自神经元不同部分的全细胞同步记录可确定信号传递的方向。

     c. 神经元网络水平:全细胞记录可以在一个连接神经元的小网络中进行。

     d. 活体水平:可以在执行任务或自由走动的动物大脑中进行全细胞记录。

膜片钳主要应用

      1、细胞膜离子通道的性质鉴定及其动力学研究;

      2、单细胞形态与功能研究;

      3、药物作用机制研究;

      4、细胞分泌的研究;

      5、信号转导的研究;

      6、分子生物学研究。

使用膜片钳的工作流程

https://www.moleculardevices.com.cn/applications/patch-clamp-electrophysiology

服务流程

客户提供

      1、检测需求及参考资料;

      2、实验模型/样本;

      3、分析方法。

服务信息及最终交付内容、产品

     1、检测报告

     2、原始数据




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