南京医学膜片钳全细胞记录原理

膜片钳技术是通过微玻管电极（膜片电极或膜片吸管）接触细胞膜，用千兆欧姆以上的阻抗使之封接，在电学上分隔和电极尖开口处相接的细胞膜的小区域（膜片）以及其周围，在此基础上固定点位，对这膜片上的离子通道的离子电流（pA级）进行监测记录的方法。测量回路的中心部分是使用场效应管运算放大器构成的I-V转换器。当场效应管运算放大器的正负输入端子是等电位，向正输入端子施加指令电位时，因为短路负端子以及膜片都可等电位地达到钳制的作用，字膜片微电极与默片之间形成10GΩ以上封接时，其间达到很小的分流电流。膜片钳使用的注意事项：向玻璃微电极灌注内液时切勿灌太多，以防液体进入银丝底部增加噪声。南京医学膜片钳全细胞记录原理

膜片钳技术基本原理与特点：又由于玻璃微电极管径很小，其下膜面积光约1 μm2，在这么小的面积上离子通道数量很少，一般只有一个或几个通道，经这一个或几个通道流出的离子数量相对于整个细胞来讲很少，可以忽略，也就是说电极下的离子电流对整个细胞的静息电位的影响可以忽略，那么，只要保持电极内电位不变，则电极下的一小片细胞膜两侧的电位差就不变，从而实现电位固定另外，高阻封接技术还很大降低了电流记录的背景噪声，从而戏剧性地提高了时间、空间及电流分辨率，如时间分辨率可达10 μs、空间分辨率可达1平方微米及电流分辨率可达10-12 A。上海全自动膜片钳全细胞记录研究方案全自动膜片钳系统技术指标：药物消耗极低。每次更换的外液只需十几微升。

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。

膜片钳电生理技术服务实验流程之电机制备和实验的记录和分析数据：电极制备：膜片微电极是将玻璃毛细管用电极拉制仪拉制而成的，主要分为以下步骤：拉制：膜片微电极是将玻璃毛细管用拉管仪拉制而成。涂硅酮树酯：将硅酮树酯涂于微电极的较尖锐端以外的部分，然后将其通过加热镍铬电阻线圈而烘干变固。热刨光：在显微镜下，将微电极尖锐端接近热源进行热刨光处理可提高巨阻抗封接的成功率。充灌微电极液：用于灌充微电极的液体需经为空滤膜过滤，除去妨碍巨阻抗封接形成的灰尘。进行实验，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。膜片钳技术在可兴奋细胞如神经元、心肌细胞、肌纤维和胰腺细胞的研究中起至关重要的作用。

膜片钳的数据如何处理：全细胞式膜片方式使细胞内与浴槽之间的漏流极少。电极本身阻抗(1~10mω)与细胞封接后的阻抗相比较低,这种低接触阻抗使单管电压钳容易实现。电极管内与细胞之间弥散交换与平衡快,因而容易控制细胞内液的成分。细胞钳记录的是许多通道的平均电流,有利于综合分析。如果有目的地将膜电位钳制在某一程度,可做到选择性抑制某些通道的活性而只记录某种通道电流的总和,并可在同一细胞上观察几种不同通道的情况。通过改变内部介质,如改变电极液成分,或在电极液中加入所需药物,通过渗透很快改变胞浆成分并达到平衡,该手段在全细胞记录中广泛应用。膜片钳使用操作流程及注意事项：凡是在本平台使用仪器的同学必须履行实验室相关要求。上海全自动膜片钳全细胞记录研究方案

膜片钳使用的注意事项：玻璃微电极需先用甲醇浸泡，再用酒精灯微烧两端，使其平滑。南京医学膜片钳全细胞记录原理

膜片钳技术与其他生物检测技术的结合应用：1.膜片钳与光学显微成像技术结合应用：利用激光扫描共聚焦显微镜、双光子显微镜、荧光显微镜等技术可以对细胞进行实时成像研究，将膜片钳技术与光学显微成像技术结合使用不但可以检测细胞的电流变化情况，而且还可以对细胞的电信号传递活动进行成像观察。2.膜片钳与原子力显微镜结合应用：将膜片钳和AFM结合使用的技术可以提高细胞电生理检测的分辨率和灵敏度；而且，在获得细胞电生理信息的同时，还能获取细胞的生物力学性质，从而更很全地研究细胞的生理功能。南京医学膜片钳全细胞记录原理

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