在膜片鉗技術(shù)的發(fā)展過程中主要形成了五種記錄模式,即細胞貼附模式(cell-attachedmode或loose-seal-cellattachedmode)、膜內(nèi)面向外模式(inside-outmode)、膜外面向外模式(outside-outmode)、常規(guī)全細胞模式(conventionalwhole-cellmode)和穿孔膜片模式(perforatedpatchmode)。a.亞細胞水平:細胞貼附模式,可記錄通過電極下膜片中通道蛋白的離子電流(紅色虛線箭頭)。在全細胞膜片鉗中,膜片破裂,因此可以記錄全細胞的宏觀電流,它表示整個細胞的總和電流(藍色虛線箭頭)。b.細胞水平:來自神經(jīng)元不同部分的全細胞同步記錄可確定信號傳遞的方向。c.神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)水平:全細胞記錄可以在一個連接神經(jīng)元的小網(wǎng)絡(luò)中進行。d.活物水平:可以在執(zhí)行任務(wù)或自由走動的動物大腦中進行全細胞記錄。這一技術(shù)的發(fā)現(xiàn)和基因克隆技術(shù)并架齊驅(qū),給生命科學(xué)研究帶來了巨大的前進動力。芬蘭高通量全自動膜片鉗多少錢
高阻密封技術(shù)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(shù),t為溫度,△f為測量帶寬,R為電阻值??梢钥闯?,為了獲得低噪聲電流記錄,信號源的內(nèi)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(nèi)阻應(yīng)該大于2gω。電壓鉗技術(shù)只能測量內(nèi)阻為100kω~50mω的大電池的電流,常規(guī)技術(shù)和制備無法達到所需的分辨率。日本膜片鉗細胞功能特性解鎖細胞秘密,膜片鉗帶您探尋離子通道的奧秘!
電壓鉗的缺點∶電壓鉗技術(shù)目前主要用于巨火細胞的全細胞電流研究,特別在分子克隆的卵母細胞表達電流的鑒定中發(fā)揮其它技術(shù)不能替代的作用。但也有其致命的弱點1、微電極需刺破細胞膜進入細胞,以致造成細胞漿流失,破壞了細胞生理功能的完整性;2、不能測定單一通道電流。因為電壓鉗制的膜面積很大,包含著大量隨機開放和關(guān)閉著的通道,而且背景噪音大,往往掩蓋了單一通道的電流。3、對體積小的細胞(如哺乳類***元,直徑在10-30μm之間)進行電壓鉗實驗,技術(shù)上有更大的困難。由于電極需插入細胞,不得不將微電極的前列做得很細,如此細的前列致使電極阻抗很大,常常是60~-8OMΩ或120~150MΩ(取決于不同的充灌液)。這樣大的電極阻抗不利于作細胞內(nèi)電流鉗或電壓鉗記錄時在短時間(0.1μs)內(nèi)向細胞內(nèi)注入電流,達到鉗制膜電壓或膜電流之目的。再者,在小細胞上插入的兩根電極可產(chǎn)生電容而降低測量電壓電極的反應(yīng)能力。
在大多數(shù)膜片鉗實驗,要求所有實驗儀器及設(shè)備均具有良好的機械穩(wěn)定性,以使微電極與細胞膜之間的相對運動盡可能小。防震工作臺放置倒置顯微鏡和與之固定連接的微操縱器,其他設(shè)備置于臺外。屏蔽罩由銅絲網(wǎng)制成,接地以防止周圍環(huán)境的雜散電場對膜片鉗放大器的探頭電路的干擾。儀器設(shè)備架要靠近工作臺,便于測量儀器與光學(xué)儀器配接。倒置顯微鏡是膜片鉗實驗系統(tǒng)的主要光學(xué)部件,它不僅具有較好的視覺效果,便于將玻璃電極與細胞的頂部接觸,而且是借助移動物鏡來實現(xiàn)聚焦,具有較好的機械穩(wěn)定性。視頻監(jiān)視器主要是用來監(jiān)視實驗過程中的操作,特別是能將封接參數(shù)(如封接阻抗)與細胞的形態(tài)對應(yīng),以實現(xiàn)良好的封接。不同的全自動膜片鉗技術(shù)所采用的原理也不完全相同。
膜片鉗技術(shù)本質(zhì)上也屬于電壓鉗范疇,兩者的區(qū)別關(guān)鍵在于:①膜電位固定的方法不同;②電位固定的細胞膜面積不同,進而所研究的離子通道數(shù)目不同。電壓鉗技術(shù)主要是通過保持細胞跨膜電位不變,并迅速控制其數(shù)值,以觀察在不同膜電位條件下膜電流情況。因此只能用來研究整個細胞膜或一大塊細胞膜上所有離子通道活動。目前電壓鉗主要用于巨大細胞的全性能電流的研究,特別在分子克隆的卵母細胞表達電流的鑒定中發(fā)揮著其他技術(shù)不能替代的作用。該技術(shù)的主要缺陷是必須在細胞內(nèi)插入兩個電極,對細胞損傷很大,在小細胞如元,就難以實現(xiàn),又因細胞形態(tài)復(fù)雜,很難保持細胞膜各處生物特性的一致。膜片鉗記錄不但能夠在神經(jīng)元胞體及其樹突上進行,而且可同時在這兩個不同的部位作膜片鉗記錄。進口雙分子層膜片鉗技術(shù)
膜片鉗記錄技術(shù)與較早的單電極電壓鉗位相比進步了很多,尤其在單離子通道鉗位記錄方面。芬蘭高通量全自動膜片鉗多少錢
電壓鉗的缺點:目前電壓鉗技術(shù)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(fā)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(dǎo)致細胞質(zhì)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(guān)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(shù)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(dǎo)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(nèi)電流鉗或電壓鉗記錄時,短時間(0.1μs)內(nèi)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(chǎn)生電容并降低電壓測量電極的反應(yīng)能力。芬蘭高通量全自動膜片鉗多少錢