1976年德國馬普生物物理化學研究所Neher和Sakmann在青蛙肌細胞上記錄記錄到AChjihuo的單通道離子電流1980年Sigworth等用負壓吸引,得到10-100GΩ的高阻封接(Giga-sea1),降低了記錄時的噪聲1981年Hamill和Neher等引進了膜片游離技術和全細胞記錄技術1983年10月,《Single-ChannelRecording》一書問世,奠定了膜片鉗技術的里程碑。膜片鉗技術原理膜片鉗技術是用玻璃微電極接觸細胞,形成吉歐姆(GΩ)阻抗,使得與電極前列開口處相接的細胞膜的膜片與周圍在電學上絕緣。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,服務于全球藥企的膜片鉗公司,快速獲得實驗結果,專業團隊,7*24小時隨時人工在線咨詢.探索離子通道的舞動,膜片鉗是您的科學利器!單通道膜片鉗蛋白質分子水平
資料分析:一般電學性質∶通過I/V關系計算得到單通道電導,觀察通道有無整流。通過離子選擇性、翻轉電位或其它通道的條件初步確定通道類型。通道動力學分析∶開放時間、開放概率、關閉時間、通道的時間依賴性失活、開放與關閉類型(簇狀猝發,Burst)樣開放與閃動樣短暫關閉(flickering),化學門控性通道的開、關速率常數等數據。藥理學研究∶研究的藥物,阻斷劑、激動劑或其它調制因素對通道活動的影響情況。綜合分析得出結淪。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,服務于全球藥企的膜片鉗公司,快速獲得實驗結果,專業團隊,7*26小時隨時人工在線咨詢.進口多通道膜片鉗解決方案用膜片鉗技術,輕松捕捉離子通道的每一個細微動作!
膜片鉗技術的創立取代了電壓鉗技術,是細胞電生理研究的一個飛躍,使得離子通道的研究,從宏觀深入到微觀,使昔日的“肉湯生理學(brothphysiology)”與“閃電生理學(lightningphysiology)”在分子水平上結合起來,使人們對膜通道的認識耳目一新。當前,生理學、生物物理學、生物化學、分子生物學和藥理學等多種學科正在把膜片鉗技術和膜通道蛋白重組技術、同位素示蹤技術和光譜技術等非電生理技術結合起來,協同對離子通道進行較全的研究。不少實驗室已經將基因工程與膜片鉗技術結合起來,把通道蛋白有目的地重組于人工膜中進行研究。設想將合成的通道蛋白分子接種入機體以替換有缺陷和異常的通道的功能而達到的目的。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,服務于全球藥企的膜片鉗公司,快速獲得實驗結果,專業團隊,7*53小時隨時人工在線咨詢.
高阻密封技術還***降低了電流記錄的背景噪聲,從而大幅提高了時間、空間和電流分辨率,如10μs的時間分辨率、1平方微米的空間分辨率和10-12年的電流分辨率。影響電流記錄分辨率的背景噪聲不僅來自膜片鉗放大器本身,還來自信號源的熱噪聲。信號源就像一個簡單的電阻,其熱噪聲為σn=4Kt△f/R其中σn為電流均方差的平方根,k為玻爾茲曼常數,t為溫度,△f為測量帶寬,R為電阻值。可以看出,為了獲得低噪聲電流記錄,信號源的內阻必須非常高。如果在1kHz帶寬、10%精度的條件下記錄1pA的電流,信號源的內阻應該大于2gω。電壓鉗技術只能測量內阻為100kω~50mω的大電池的電流,常規技術和制備無法達到所需的分辨率。膜片鉗技術實現了小片膜的孤立和高阻封接的形成,增寬了記錄頻帶范圍,提高了分辨率。
電壓鉗的缺點:目前電壓鉗技術主要用于研究巨火細胞的全細胞電流,特別是在分子克隆卵母細胞表達電流的鑒定中,發揮著不可替代的作用。然而,它也有其致命的弱點:1。微電極需要刺穿細胞膜進入細胞,導致細胞質丟失,破壞細胞生理功能的完整性;2、不能確定單通道電流。由于電壓鉗位薄膜面積大,包含大量隨機開關的通道,背景噪聲大,往往會掩蓋單通道的電流。3.在小細胞(如直徑10-30μm的哺乳動物細胞)上進行電壓鉗實驗,技術難度更大。因為電極需要插入到細胞中,所以微電極的前端必須做得非常薄。如此薄的前端導致電極阻抗較大,往往為60~-80mω或120~150MΩ(視灌注液不同而定)。如此大的電極阻抗,不利于用細胞內電流鉗或電壓鉗記錄時,短時間(0.1μs)內將電流注入細胞,從而達到鉗制膜電壓或膜電流的目的。此外,插在小電池上的兩個電極會產生電容并降低電壓測量電極的反應能力。這一技術的發現和基因克隆技術并架齊驅,給生命科學研究帶來了巨大的前進動力。單電極膜片鉗離子通道
在細胞膜的電學模型中,膜電容和膜電導構成了一個并聯回路。單通道膜片鉗蛋白質分子水平
內面向外膜片(inside-outpatch)高阻封接形成后,在將微管電極輕輕提起,使其與細胞分離,電極端形成密封小泡,在空氣中短暫暴露幾秒鐘后,小泡破裂再回到溶液中就得到“內面向外”膜片。此時膜片兩側的膜電位由固定電位和電壓脈沖控制。浴槽電位是地電位,膜電位等于玻管電位的負值。如放大器的電流監視器輸出是非反向的,則輸出將與膜電流(Im)的負值相等。外面向外膜片(out-sidepatch)高阻封接形成后,繼續以負壓抽吸,膜片破裂再將玻管慢慢地從細胞表面垂直地提起,斷端游離部分自行融合成脂質雙層,此時高阻封接仍然存在。而膜外側面接觸浴槽液。這種膜片形式應測膜片電阻,并消除漏電流和電容電流。整個過程要當心是否形成囊泡。如果浴槽保持地電位水平,膜電位即與玻管電位相等。如放大器是非反向的,放大器的輸出將與Im值相等。單通道膜片鉗蛋白質分子水平