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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...

在膜片鉗技術的發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）、膜內面向外模式（inside-outmode）、膜外面向外模式（outside-outmode）、常規全細胞模式（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：來自神經元不同...

膜片鉗在通道研究中的重要作用用膜片鉗技術可以直接觀察和分辨單離子通道電流及其開閉時程、區分離子通道的離子選擇性、同時可發現新的離子通道及亞型，并能在記錄單細胞電流和全細胞電流的基礎上進一步計算出細胞膜上的通道數和開放概率，還可以用以研究某些胞內或胞外物質對離子通道開閉及通道電流的影響等。同時用于研究細胞信號的跨膜轉導和細胞分泌機制。結合分子克隆和定點突變技術，膜片鉗技術可用于離子通道分子結構與生物學功能關系的研究。利用膜片鉗技術還可以用于藥物在其靶受體上作用位點的分析。如神經元煙堿受體為配體門控性離子通道，膜片鉗全細胞記錄技術通過記錄煙堿誘發電流，可直觀地反映出神經元煙堿受體活動的全過程，包括...

膜片鉗技術發展歷史：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，從而產生了膜片鉗技術。1980年Sigworth等在記錄電極內施加5-50cmH2O的負壓吸引，得到10-100GΩ的高阻封接（Giga-seal），明顯降低了記錄時的噪聲實現了單根電極既鉗制膜片電位又記錄單通道電流的突破。1981年Hamill和Neher等對該技術進行了改進，引進了膜片游離技術和全細胞記錄技術，從而使該技術更趨完善，具有1pA的電流靈敏度、1μm的空間分辨率和10μs的時間分辨率。1983年10月，《Single-Cha...

這一設計模式似乎幾十年都沒有改變過，作為一個有著近20年膜片鉗經驗的科研工作者，記得自己進入實驗室次看到的放大器就差不多是這樣，也不覺得還會有什么變化。直到筆者在19年訪問歐洲的一個同樣做電生理的實驗室的時候，發現了這樣一款獨特的放大器，讓筆者眼前一亮，這款放大器從前置放大器出來的線竟然就直接連接在了電腦上，當筆者問他們放大器和數模呢？他們說，你看到的就是全部了，所以的部件都包含在了這個前置放大器中。屯流鉗素向細胞內注入刺激電流，記錄膜電位對刺激電流的反應。膜片鉗單細胞ePatch的設計的一些亮點還包括：可以在軟件中伴隨數據進行實驗記錄，你不用再專門拿一個實驗記錄本了，也不用再擔心本本上記錄的...

高阻封接問題的解決不僅改善了電流記錄性能，還隨之出現了研究通道電流的多種膜片鉗方式。根據不同的研究目的，可制成不同的膜片構型。細胞吸附膜片(cell-attachedpatch)將兩次拉制后經加熱拋光的微管電極置于清潔的細胞膜表面上，形成高阻封接，在細胞膜表面隔離出一小片膜，既而通過微管電極對膜片進行電壓鉗制，分辨測量膜電流，稱為細胞貼附膜片。由于不破壞細胞的完整性，這種方式又稱為細胞膜上的膜片記錄。此時跨膜電位由玻管固定電位和細胞電位決定。因此，為測定膜片兩側的電位，需測定細胞膜電位并從該電位減去玻管電位。從膜片的通道活動看，這種形式的膜片是極穩定的，因細胞骨架及有關代謝過程是完整的，所受的...

膜片鉗的基本原理則是利用負反饋電子線路，將微電極前列所吸附的一個至幾個平方微米的細胞膜的電位固定在一定水平上，對通過通道的微小離子電流作動態或靜態觀察，從而研究其功能。膜片鉗技術實現膜電流固定的關鍵步驟是在玻璃微電極前列邊緣與細胞膜之間形成高阻密封，其阻抗數值可達10～100GΩ(此密封電阻是指微電極內與細胞外液之間的電阻)。由于此阻值如此之高，故基本上可看成絕緣，其上之電流可看成零，形成高阻密封的力主要有氫健、范德華力、鹽鍵等。此密封不僅電學上近乎絕緣，在機械上也是較牢固的。又由于玻璃微電極前列管徑很小，其下膜面積只約1μm2，在這么小的面積上離子通道數量很少，一般只有一個或幾個通道，經這一...

不同的全自動膜片鉗技術所采用的原理如PopulationPatchClamp技術∶同SealChip技術一樣，完全摒齊了玻璃電極，而是采用PatchPlate平面電極芯片。該芯片含有多個小室，每個小室中含有很多1-2μm的封接孔。在記錄時，每個小室中封接成功的細胞|數目較多，獲得的記錄是這些細胞通道電流的平均值。因此，不同小室其通道電流的一致性非常好，變異系數很小。美國Axon（MDS）公司采用這一技術研發出了全自動高通量的lonWorksQuattro系統，成為藥物初期篩選的金標準滔博生物膜片鉗研究系統-細胞放電,組織切片放電,動物放電!進口細胞膜片鉗哪家好資料分析：一般電學性質∶通過I/V...

高阻封接問題的解決不僅改善了電流記錄性能，還隨之出現了研究通道電流的多種膜片鉗方式。根據不同的研究目的，可制成不同的膜片構型。(1)細胞吸附膜片(cell-attachedpatch)將兩次拉制后經加熱拋光的微管電極置于清潔的細胞膜表面上，形成高阻封接，在細胞膜表面隔離出一小片膜，既而通過微管電極對膜片進行電壓鉗制，分辨測量膜電流，稱為細胞貼附膜片。由于不破壞細胞的完整性，這種方式又稱為細胞膜上的膜片記錄。此時跨膜電位由玻管固定電位和細胞電位決定。因此，為測定膜片兩側的電位，需測定細胞膜電位并從該電位減去玻管電位。從膜片的通道活動看，這種形式的膜片是極穩定的，因細胞骨架及有關代謝過程是完整的，...

膜片鉗的基本原理則是利用負反饋電子線路，將微電極前列所吸附的一個至幾個平方微米的細胞膜的電位固定在一定水平上，對通過通道的微小離子電流作動態或靜態觀察，從而研究其功能。膜片鉗技術實現膜電流固定的關鍵步驟是在玻璃微電極前列邊緣與細胞膜之間形成高阻密封，其阻抗數值可達10～100GΩ(此密封電阻是指微電極內與細胞外液之間的電阻)。由于此阻值如此之高，故基本上可看成絕緣，其上之電流可看成零，形成高阻密封的力主要有氫健、范德華力、鹽鍵等。此密封不僅電學上近乎絕緣，在機械上也是較牢固的。又由于玻璃微電極前列管徑很小，其下膜面積只約1μm2，在這么小的面積上離子通道數量很少，一般只有一個或幾個通道，經這一...

80年代初發展起來的膜片鉗技術(patchclamptechnique)為了解生物膜離子單通道的門控動力學特征及通透性、選擇性膜信息提供了直接的手段。該技術的興起與應用，使人們不僅對生物體的電現象和其他生命現象更進一步的了解，而且對于疾病和藥物作用的認識也不斷的更新，同時還形成了許多病因學與藥理學方面的新觀點。膜片鉗技術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。它和基因克隆技術（genecloning）并架齊驅，給生命科學研究帶來了巨大的前進動力。封接是膜片鉗記錄的關鍵步驟之一。日本細胞膜片鉗電流鉗制膜片鉗技術是一種細胞內記錄技術，是研究離子通道活動的...

膜片鉗技術的建立1.拋光及填充好玻璃管微電極，并將它固定在電極夾持器中。2.通過一個與電極夾持器連接的導管給微電極內一個壓力，一直到電極浸入記錄槽溶液中。3.當電極浸沒在溶液中時給電極一個測定脈沖（命令電壓，如5-10ms，10mV）讀出電流，按照歐姆定律計算電阻。4.通過膜片鉗放大器的控制鍵將微電極前列的連接電位（junctionpotentials）調至零位，這種電位差是由于電極內填充溶液與浸浴液不同離子成分的遷移造成的。5.用微操縱器將微電極前列在直視下靠近要記錄的細胞表面，并觀察電流的變化，直至阻抗達到1GΩ以上形成"干兆封接"6.調整靜息膜電位到期望的鉗位電壓的水平，使放大器從"搜尋...

高阻封接問題的解決不僅改善了電流記錄性能，還隨之出現了研究通道電流的多種膜片鉗方式。根據不同的研究目的，可制成不同的膜片構型。(1)細胞吸附膜片(cell-attachedpatch)將兩次拉制后經加熱拋光的微管電極置于清潔的細胞膜表面上，形成高阻封接，在細胞膜表面隔離出一小片膜，既而通過微管電極對膜片進行電壓鉗制，分辨測量膜電流，稱為細胞貼附膜片。由于不破壞細胞的完整性，這種方式又稱為細胞膜上的膜片記錄。此時跨膜電位由玻管固定電位和細胞電位決定。因此，為測定膜片兩側的電位，需測定細胞膜電位并從該電位減去玻管電位。從膜片的通道活動看，這種形式的膜片是極穩定的，因細胞骨架及有關代謝過程是完整的，...

電壓鉗的原理∶用兩根前列直徑0.5um的電極插入細胞內，一根電極用作記錄電極以記錄跨膜電位，用另一根電極作為電流注入電極，以固定膜電位。從而實現固定膜電位的同時記錄膜電流。電位記錄電極引導的膜電位（Vm）輸入電壓鉗放大器的負輸入端，而人為控制的指令電位（Vc）輸入正輸入端，放大器的正負輸入端子等電位，向正輸入端子施加指令電位（Vc）時，經過短路負端子可使膜片等電較，即Vm=Vc，從而達到電位鉗制的目的，并可維持一定的時間。Vc的不同變化將導致Vm的變化，從而引起細胞膜上電壓依賴性離子通道的開放，通道開放引起的離子流反過來又引起Vm的變化，致使Vm≠Vc，Vc與Vm的任何差值都會導致放大器有電壓...

向電極連續施加1mV、10~50ms的階躍脈沖，電極入水后電阻約為4~6mΩ。此時，在計算機屏幕顯示框中可以看到測試脈沖產生的電流波形。剛開始的時候增益不要設置太高，一般可以是1~5mV/PA，避免放大器飽和。由于細胞外液和電極液離子組成的差異導致液體接界電位，電極剛入水時測試波形的基線不在零線上。因此，需要將保持電壓設置為0mV，并調整“電極不平衡控制”，使電極DC電流接近于零。當使用微操作器使電極靠近細胞時，當電極前緣接觸細胞膜時，密封電阻指標Rm會上升，當電極輕微下壓時，Rm指標會進一步上升。當通過細塑料管對電極施加輕微負壓，且細胞膜特性良好時，Rm一般會在1min內迅速上升，直至形成G...

早在膜片鉗誕生之前，20世紀50~60年代，Hodgkin與Hexley便發現并使用了電壓鉗技術，他們通過雙電極電壓鉗在烏賊軸突上發現了動作電位的離子機制，并因此獲得了諾貝爾生理醫學獎。這也為后來膜片鉗的誕生奠定了基礎。于1976年，德國馬克斯普朗克生物物理化學研究所的Neher和Sakmann第1次于青蛙的肌細胞上，用玻璃電極吸下了一小片細胞膜，記錄導了皮安級的單通道離子電流，從而產生了膜片鉗技術。1980年，耶魯大學醫學院Sigworth等人在記錄電極內增加了負壓吸引，實現了10-100GΩ的高阻抗封接，使得單電極可以同時實現鉗制電位和記錄單通道電流。1991年，Neher與Sakmann...

電壓鉗技術，是20世紀初由Cole發明，Hodgkin和Huxley完善，其設計的主要目的是為了證明動作電位的產生機制，即動作電位的峰電位是由于膜對鈉的通透性發生了一過性的增大過程。但當時沒有直接測定膜通透性的方法，于是就用膜對某種離子的電導來**該種離子的通透性，膜電導測定的依據是電學中的歐姆定律，如膜的Na電導GNa與電化學驅動力（Em-ENa）和膜電流INa的關系GNa=INa/（Em-ENa）.因此可通過測量膜電流，再利用歐姆定律來計算膜電導，但是，利用膜電流來計算膜電導時，記錄膜電流期間的膜電位必須保持不變，否則膜電流的變化就不能**膜電導的變化。這一條件是利用電壓鉗技術實現的。下張...

實驗溶液浸溶細胞溶液和微電極玻璃管內的填充液成分對全細胞膜片鉗記錄也是很重要的內容，這關系到封接的容易程度、細胞存活狀態及膜電位的狀態等。在實驗記錄過程中，尤其是神經生物學實驗，需要迅速更換細胞浸溶液濃度以免受體敏感性降低（desensitization）或需要模擬快速突觸反應的壽命。原則上細胞的浸溶液成分或玻璃管內填充液成分應該與細胞外或細胞內間質的成分相似，實際研究中，為了探討某些通道或電位特性，對這些實驗溶液的成分或濃度會作必要調整，沒有哪種溶液是理想的。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*46...

電壓鉗的缺點∶電壓鉗技術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揮其它技術不能替代的作用。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）...

電壓鉗技術，是20世紀初由Cole發明，Hodgkin和Huxley完善，其設計的主要目的是為了證明動作電位的產生機制，即動作電位的峰電位是由于膜對鈉的通透性發生了一過性的增大過程。但當時沒有直接測定膜通透性的方法，于是就用膜對某種離子的電導來**該種離子的通透性，膜電導測定的依據是電學中的歐姆定律，如膜的Na電導GNa與電化學驅動力（Em-ENa）和膜電流INa的關系GNa=INa/（Em-ENa）.因此可通過測量膜電流，再利用歐姆定律來計算膜電導，但是，利用膜電流來計算膜電導時，記錄膜電流期間的膜電位必須保持不變，否則膜電流的變化就不能**膜電導的變化。這一條件是利用電壓鉗技術實現的。下張...

電壓鉗的缺點∶電壓鉗技術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揮其它技術不能替代的作用。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）...

高阻封接技術還明顯降低了電流記錄的背景噪聲，從而戲劇性地提高了時間、空間及電流分辨率，如時間分辨率可達10μs、空間分辨率可達1平方微米及電流分辨率可達10-12A。影響電流記錄分辨率的背景噪聲除了來自于膜片鉗放大器本身外，較主要還是信號源的熱噪聲。信號源如同一個簡單的電阻，其熱噪聲為σn=4Kt△f/R式中σn為電流的均方差根，K為波爾茲曼常數，t為溫度，△f為測量帶寬，R為電阻值。可見，要得到低噪聲的電流記錄，信號源的內阻必需非常高。如在1kHz帶寬，10%精度的條件下，記錄1pA的電流，信號源內阻應為2GΩ以上。電壓鉗技術只能測量內阻通常達100kΩ～50MΩ的大細胞的電流，從而不能用常...

膜片鉗技術是神經科學領域非常重要的一項技術，1976年由國馬普生物物理研究所Neher和Sakmann發明，從而在活細胞上記錄到單個離子通道的電流。近半個世紀來，膜片鉗技術已經成為神經科學領域較常用也是較實用的技術之一，具有極大的精確性和靈活性，能夠揭示離子通道，單細胞突觸反應，及神經環路連接等多層次的電生理特性。做過膜片鉗的人都知道，膜片鉗的信號采集設備一般由前置放大器，放大器，模數/數模轉換器等構成，神經元電信號先通過前置放大器（headstage）初步放大，后傳輸入放大器進一步放大，再傳入模數轉換器轉化為數字信號，后被計算機采集。下圖顯示的是我們較常使用的AXON和HEKA膜片鉗的一個信...

膜片鉗技術是神經科學領域非常重要的一項技術，1976年由國馬普生物物理研究所Neher和Sakmann發明，從而在活細胞上記錄到單個離子通道的電流。近半個世紀來，膜片鉗技術已經成為神經科學領域較常用也是較實用的技術之一，具有極大的精確性和靈活性，能夠揭示離子通道，單細胞突觸反應，及神經環路連接等多層次的電生理特性。做過膜片鉗的人都知道，膜片鉗的信號采集設備一般由前置放大器，放大器，模數/數模轉換器等構成，神經元電信號先通過前置放大器（headstage）初步放大，后傳輸入放大器進一步放大，再傳入模數轉換器轉化為數字信號，后被計算機采集。下圖顯示的是我們較常使用的AXON和HEKA膜片鉗的一個信...

膜片鉗在通道研究中起著重要的作用。膜片鉗技術可以直接觀察和區分單個離子通道電流及其開閉時間，區分離子通道的離子選擇性，同時發現新的離子通道和亞型，在記錄單細胞電流和全細胞電流的基礎上，進一步計算細胞膜上的通道數和開放概率。也可用于研究某些細胞內或細胞外物質對離子通道的開閉和通道電流的影響。同時用于研究細胞信號的跨膜轉導和細胞分泌機制。結合分子克隆和定點突變技術，膜片鉗技術可用于研究離子通道的分子結構與生物學功能的關系。膜片鉗技術也可用于分析藥物對其靶受體的作用位點。例如，神經元煙堿受體是配體門控離子通道，膜片鉗全細胞記錄技術可以通過記錄煙堿誘發電流，直接反映神經元煙堿受體活動的全過程，包括受體...

實驗溶液浸溶細胞溶液和微電極玻璃管內的填充液成分對全細胞膜片鉗記錄也是很重要的內容，這關系到封接的容易程度、細胞存活狀態及膜電位的狀態等。在實驗記錄過程中，尤其是神經生物學實驗，需要迅速更換細胞浸溶液濃度以免受體敏感性降低（desensitization）或需要模擬快速突觸反應的壽命。原則上細胞的浸溶液成分或玻璃管內填充液成分應該與細胞外或細胞內間質的成分相似，實際研究中，為了探討某些通道或電位特性，對這些實驗溶液的成分或濃度會作必要調整，沒有哪種溶液是理想的。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*46...

ePatch的設計的一些亮點還包括：可以在軟件中伴隨數據進行實驗記錄，你不用再專門拿一個實驗記錄本了，也不用再擔心本本上記錄的內容找不到對應的數據了，系統會把他們一一對應起來。電壓電流刺激模式的編輯更為傻瓜，眾多的模塊，直接拖拽就可以，還伴隨著示例圖，讓你對你編輯的程序一目了然。實時的全細胞參數估算，包括封接電阻，膜電容，膜電阻等重要參數強大的在線分析功能，包括電壓鉗模式下的I/Vgraph，eventdetection，FFT，以及電流鉗模式下的APthresholddetection，APfrequency，APslope等數據可保存成多種格式，你要是個程序達人，可以支持使用Matlab進...

高阻封接技術還明顯降低了電流記錄的背景噪聲，從而戲劇性地提高了時間、空間及電流分辨率，如時間分辨率可達10μs、空間分辨率可達1平方微米及電流分辨率可達10-12A。影響電流記錄分辨率的背景噪聲除了來自于膜片鉗放大器本身外，較主要還是信號源的熱噪聲。信號源如同一個簡單的電阻，其熱噪聲為σn=4Kt△f/R式中σn為電流的均方差根，K為波爾茲曼常數，t為溫度，△f為測量帶寬，R為電阻值。可見，要得到低噪聲的電流記錄，信號源的內阻必需非常高。如在1kHz帶寬，10%精度的條件下，記錄1pA的電流，信號源內阻應為2GΩ以上。電壓鉗技術只能測量內阻通常達100kΩ～50MΩ的大細胞的電流，從而不能用常...

電壓鉗的缺點∶電壓鉗技術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揮其它技術不能替代的作用。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）...

全細胞記錄構型(whole-cellrecording)高阻封接形成后，繼續以負壓抽吸使電極管內細胞膜破裂，電極胞內液直接相通，而與浴槽液絕緣，這種形式稱為“全細胞”記錄。它既可記錄膜電位又可記錄膜電流。其中膜電位可在電流鉗情況下記錄，或將玻管連到標準高阻微電極放大器上記錄。在電壓鉗條件下記錄到的大細胞全細胞電流可達nA級，全細胞鉗的串聯電阻(玻管和細胞內部之間的電阻)應當補償。任何流經膜的電流均流經這一電阻，所引起的電壓降將使玻管電壓不同于細胞內的真正電位。電流愈大，愈需對串聯電阻進行補償。全細胞鉗應注意細胞必需合理的小到其電流能被放大器測到的范圍(25～50nA)。減少串聯電阻的方法是玻管...