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芬蘭細胞膜片鉗電生理工具

來源: 發(fā)布時間:2023-02-19

現(xiàn)在這塊全新的芯片被放置在了跟前置放大器大小類似的小盒子中,便成就了這款全球較小的膜片鉗放大器ePatch。體積大幅縮減只是一個表面,由于細胞電信號在被電極記錄到后,直接進入了芯片,以較短的路徑直接從模擬信號轉(zhuǎn)變成了數(shù)字信號,在很大程度上減少了環(huán)境及電路噪音對信號的影響,所以這款放大器便可以輕易獲取非常高質(zhì)量且穩(wěn)定的電生理信號。ePatch體積只為42*18*78mm,重量200g,整套設備的大小只相當于傳統(tǒng)膜片鉗設備的前置放大器,可以輕松地放入衣服口袋。用USB接口連接電腦后即可使用,無需額外電源,連接和使用都極為簡便。沒有了占地方的放大器,數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及相互連接的眾多電線,電源線等等,我們的膜片鉗又進一步減小了體積。而由通道蛋白介導的膜電導構(gòu)成了膜反應的主動成分,它的電流電壓關(guān)系是非線性的。芬蘭細胞膜片鉗電生理工具

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1937年,Hodgkin和Huxley在烏賊巨大神經(jīng)軸突細胞內(nèi)實現(xiàn)細胞內(nèi)電記錄,獲1963年Nobel獎1946年,凌寧和Gerard創(chuàng)造拉制出前列直徑小于1μm的玻璃微電極,并記錄了骨骼肌的電活動。玻璃微電極的應用使的電生理研究進行了重命性的變化。Voltageclamp(電壓鉗技術(shù))由Cole和Marmont發(fā)明,并很快由Hodgkin和Huxley完善,真正開始了定量研究,建立了H一H模型(膜離子學說),是近代興奮學說的基石。1948年,Katz利用細胞內(nèi)微電極技術(shù)記錄到了終板電位;1969年,又證實N—M接觸后的Ach以"量子式"釋放,獲1976年Nobel獎。1976年,德國的Neher和Sakmann發(fā)明PatchClamp(膜片鉗)。并在蛙橫紋肌終板部位記錄到乙酰膽堿引起的通道電流。日本高通量全自動膜片鉗研究在青蛙肌細胞上用雙電極鉗制膜電位的同時,記錄到ACh啟動的單通道離子電流,從而產(chǎn)生了膜片鉗技術(shù)。

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在大多數(shù)膜片鉗實驗,要求所有實驗儀器及設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。儀器設備架要靠近工作臺,便于測量儀器與光學儀器配接。倒置顯微鏡是膜片鉗實驗系統(tǒng)的主要光學部件,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,以實現(xiàn)良好的封接。

鈣成像技術(shù)被廣泛應用于實時監(jiān)測神經(jīng)元、心肌以及多種細胞胞內(nèi)鈣離子的變化,從而檢測神經(jīng)元、心肌的活動情況。這些技術(shù)是人們觀測神經(jīng)以及多種細胞活動為直接的手段,現(xiàn)已發(fā)展為生命科學研究的熱點,也是國家自然科學基金等鼓勵申報的重要領(lǐng)域。光遺傳學調(diào)控技術(shù)是近幾年正在迅速發(fā)展的一項整合了光學、基因操作技術(shù)、電生理等多學科交叉的生物技術(shù)。NatureMethods雜志將此技術(shù)評為"Methodoftheyear2010"[19];美國麻省理工學院科技評述(MITTechnologyReview,2010)在其總結(jié)性文章"Theyearinbiomedicine"中指出:光遺傳學調(diào)控技術(shù)現(xiàn)已經(jīng)迅速成為生命科學,特別是神經(jīng)和心臟研究領(lǐng)域中熱門的研究方向之一。目前這一技術(shù)正在被全球幾百家從事心臟學、神經(jīng)科學和神經(jīng)工程研究的實驗室使用,幫助科學家們深入理解大腦的功能,進而為深刻認識神經(jīng)、精神疾病、心血管疾病的發(fā)病機理并研發(fā)針對疾病干預和的新技術(shù)。電壓鉗技術(shù)的主要在于將膜電位固定在指令電壓的水平,這樣才能研究在給定膜電位下膜電流隨時間的變化關(guān)系。

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離子通道是一種特殊的膜蛋白,它橫跨整個膜結(jié)構(gòu),是細胞內(nèi)部與部外聯(lián)系的橋梁和細胞內(nèi)外物質(zhì)交換的孔道,當通道開放時。細胞內(nèi)外的一些無機離子如Na,kCa等帶電離子可經(jīng)通道順濃度梯度或電位梯度進行跨膜擴散,從而形成這些帶電離子在膜內(nèi)外的不同分布態(tài)勢,這種態(tài)勢和在不同狀態(tài)下的動態(tài)變化是可興奮細胞靜息電位和動作電的基礎。這些無機離子通過離子通道的進圍所產(chǎn)生的電活動是生命活動的基礎,只有在此基礎上才可能有腺體分泌、肌肉收縮、基因表達、新陳代謝等生命活動。離子通道結(jié)構(gòu)和功能障礙決定了許多疾病的發(fā)生和發(fā)展。因此,了解離子通道的結(jié)構(gòu)、功能以及結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系對于從分子水平深入探討某些疾病的病理生理機制、發(fā)現(xiàn)特異藥物或措施等均具有十分重要的理論和實際意義。這是一種以記錄通過離子通道的離子電流來反映細胞膜單一的或多個的離子通道分子活動的技術(shù)。進口可升級膜片鉗離子通道

早期的研究多使用雙電極電壓鉗技術(shù)作細胞內(nèi)電活動的記錄。芬蘭細胞膜片鉗電生理工具

在心血管藥理研究中的應用,隨著膜片鉗技術(shù)在心血管方面的廣泛應用,對血管疾病和藥物作用的認識不僅得到了不斷更新,而且在其病因?qū)W與藥理學方面還形成了許多新的觀點。正如諾貝爾基金會在頒獎時所說:“Neher和Sadmann的貢獻有利于了解不同疾病機理,為研制新的更為的藥物開辟了道路”。創(chuàng)新藥物研究與高通量篩選,目前在離子通道高通量篩選中主要是進行樣品量大、篩選速度占優(yōu)勢、信息量要求不太高的初級篩選。近幾年,分別形成了以膜片鉗和熒光探針為基礎的兩大主流技術(shù)市場。將電生理研究信息量大、靈敏度高等特點與自動化、微量化技術(shù)相結(jié)合,產(chǎn)生了自動化膜片鉗等一些新技術(shù)。芬蘭細胞膜片鉗電生理工具

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