无锡神经生物学实用膜片钳技术

膜片钳实验中电极制备之在电极前端涂以硅酮树脂（sylgard），其目的是为了降低电极与灌流液之间的电容，并形成一个亲水界面。经此处理后，上述电容可由6～8pF减少到1pF以下。硅酮树脂对形成Giga?鄄seals无影响，但可减少本底噪音，对单通道记录很重要。在进行全细胞记录时，不用硅酮树脂也可以得到满意的效果，通常微电极在涂抹硅酮树脂后再进行抛光，但较好是在涂抹后一小时内抛光，否则很难改变电极尖锐端的形状。全自动膜片钳在药物筛选中的应用：全自动膜片钳技术一个重要的应用方向是检测早期药物化合物对hERG的毒副作用。hERG通道产生的电流是心室复极中较重要的电流。通道被药物后抑制直接导致LongQT综合症,很可能演变成尖锐端扭转型室性心动过速,心室纤颤,直至猝死。目前发现几乎所有的临床药物所至的LQT或者TdP都作用于hERG,且导致hERG抑制的药物在化学结构上没有明显的共性,从而很难预测,只有通过实验的方式给予解决。在自动化系统辅助下，自动化膜片钳技术可实现稳定测量流程，降低人工操作。无锡神经生物学实用膜片钳技术

膜片钳电生理技术的样本种类：从较早的肌细胞、神经元和内分泌细胞发展到血细胞、肝细胞、耳蜗毛细胞、胃壁细胞、上皮细胞、内皮细胞、免疫细胞、精母细胞等多种细胞；从急性分散细胞和培养细胞发展到组织片乃至整体动物；从蜗牛、青蛙、蝾螈、爪蟾母细胞发展到鸡细胞、大鼠细胞、人细胞等；从动物细胞发展到细菌及植物细胞。此外，膜片钳技术还普遍地应用到平面双分子层（planarbilayer）、脂质体（liposome）等人工标本上。研究对象：从对离子通道（配体门控性离子通道、电压门控性离子通道、第二信使介导的离子通道、机械敏感性离子通道及缝隙连接通道等）的研究发展到对离子泵、交换体及可兴奋细胞的胞吞、胞吐机制的研究等。膜片钳电极已不单单是传统意义上的电信号记录电极，它还可作为其他研究方法的工具使用，如用于进行单细胞PCR技术时的细胞内容物抽吸。无锡神经生物学实用膜片钳技术膜片钳技术（patch clamp）是当前研究细胞膜电流及离子通道的重要技术，被称为研究离子通道的“金标准”。

膜片钳实验实验，记录和分析数据准备工作就绪后即可进行实验操作，数据记录和分析。对电极持续施加一个1mV、10～50ms的阶跃脉冲刺激，电极入水后电阻约4～6MΩ，此时在计算机屏幕显示框中可看到测试脉冲产生的电流波形。开始时增益不宜设得太高，一般可在1～5mV/pA，以免放大器饱和。由于细胞外液与电极内液之间离子成分的差异造成了液结电位，故一般电极刚入水时测试波形基线并不在零线上，须首先将保持电压设置为0mV，并调节“电极失调控制“使电极直流电流接近于零。用微操纵器使电极靠近细胞，当电极尖锐端与细胞膜接触时封接电阻指示Rm会有所上升，将电极稍向下压，Rm指示会进一步上升。通过细塑料管向电极内稍加负压，细胞膜特性良好时，Rm一般会在1min内快速上升，直至形成GΩ级的高阻抗封接。一般当Rm达到100MΩ左右时，电极尖锐端施加轻微负电压(-30～-10mV)有助于GΩ封接的形成。此时的现象是电流波形再次变得平坦，使电极超极化由-40到-90mV，有助于加速形成封接。为证实GΩ封接的形成，可以增加放大器的增益，从而可以观察到除脉冲电压的首尾两端出现电容性脉冲尖锐端电流之外，电流波形仍呈平坦状。

膜片钳电生理技术服务：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。膜片钳技术的基本原理是通过负反馈使得膜电位与指令电压相等，在电压钳制的条件下记录膜电流。记录细胞电活动，电信号膜片钳技术可准确捕捉信号，支撑功能分析。

膜片钳技术在通道研究中的重要作用：1.与药物作用有关的心肌离子通道：心肌细胞通过各种离子通道对膜电位和动作电位稳态的维持而保持正常的功能。近年来，国外学者在人类心肌细胞离子通道特性的研究中取得了许多进展，使得心肌药理学实验由动物细胞模型向人心肌细胞成为可能。2.对离子通道生理与病理情况下作用机制的研究：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。高通量膜片钳技术因并行测量优势，被应用于药物筛选流程，提升数据获取速度与质量。苏州全自动电生理膜片钳原理及步骤

神经生物学研究借助膜片钳技术观察放电节律，帮助更准确拆解神经回路的信号处理方式。无锡神经生物学实用膜片钳技术

膜片钳技术的工作原理：膜片钳技术是用于了解离了通道行为的通用型电生理工具，首先用微玻管电极(膜片电极或膜片吸管)接触细胞膜，然后以千兆欧姆以上的阻抗使电极尖锐端与细胞膜封接，通过吸破或者电破的方式使与电极尖开口处相接的细胞膜的小区域与其周围区域在电学上分隔，然后细胞膜破裂，进而对此区域上的离子通道的离子电流进行监测记录的方法。该方法普遍应用于神经细胞，肌纤维细胞，心肌细胞及高表达单一通道的卵母细胞。主要用于监测离子通道在正常或者疾病状态下如何表现，以及不同药物、离子或其他分析物如何改变这些状态。膜片钳技术的建立，对生物科学特别是神经科学是一项具有重大意义的变革。这是一种通过离子通道记录的离子电流来反映细胞膜单一的(或多个)的离子通道活动的技术。该技术的出现将生理学的细胞水平和分子水平联系在一起，又将神经科学的不同亚科融汇在一起，促进了各个学科之间的联系，加速了我们神经科学的研究进展，深入探讨神经活动的机制研究。无锡神经生物学实用膜片钳技术