高阻封接問(wèn)題的解決不僅改善了電流記錄性能,，還隨之出現(xiàn)了研究通道電流的多種膜片鉗方式,。根據(jù)不同的研究目的，可制成不同的膜片構(gòu)型,。(1)細(xì)胞吸附膜片(cell-attachedpatch)將兩次拉制后經(jīng)加熱拋光的微管電極置于清潔的細(xì)胞膜表面上,，形成高阻封接,，在細(xì)胞膜表面隔離出一小片膜，既而通過(guò)微管電極對(duì)膜片進(jìn)行電壓鉗制,，分辨測(cè)量膜電流,，稱為細(xì)胞貼附膜片。由于不破壞細(xì)胞的完整性,，這種方式又稱為細(xì)胞膜上的膜片記錄,。此時(shí)跨膜電位由玻管固定電位和細(xì)胞電位決定。因此,，為測(cè)定膜片兩側(cè)的電位,，需測(cè)定細(xì)胞膜電位并從該電位減去玻管電位。從膜片的通道活動(dòng)看,，這種形式的膜片是極穩(wěn)定的,，因細(xì)胞骨架及有關(guān)代謝過(guò)程是完整的，所受的干擾小,。細(xì)胞膜由脂類(lèi)雙分子層和和蛋白質(zhì)構(gòu)成,。德國(guó)單電極膜片鉗廠家

離子通道是一種特殊的膜蛋白，它橫跨整個(gè)膜結(jié)構(gòu),，是細(xì)胞內(nèi)部與部外聯(lián)系的橋梁和細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換的孔道,，當(dāng)通道開(kāi)放時(shí)。細(xì)胞內(nèi)外的一些無(wú)機(jī)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(jìn)行跨膜擴(kuò)散,，從而形成這些帶電離子在膜內(nèi)外的不同分布態(tài)勢(shì)，這種態(tài)勢(shì)和在不同狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)變化是可興奮細(xì)胞靜息電位和動(dòng)作電的基礎(chǔ),。這些無(wú)機(jī)離子通過(guò)離子通道的進(jìn)圍所產(chǎn)生的電活動(dòng)是生命活動(dòng)的基礎(chǔ),，只有在此基礎(chǔ)上才可能有腺體分泌、肌肉收縮,、基因表達(dá),、新陳代謝等生命活動(dòng)。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(duì)于從分子水平深入探討某些疾病的病理生理機(jī)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(shí)際意義,。美國(guó)可升級(jí)膜片鉗蛋白質(zhì)分子水平全細(xì)胞膜片鉗記錄是應(yīng)用較早,，也是普遍的鉗位技術(shù)。

鈣成像技術(shù)被廣泛應(yīng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)神經(jīng)元,、心肌以及多種細(xì)胞胞內(nèi)鈣離子的變化,，從而檢測(cè)神經(jīng)元、心肌的活動(dòng)情況,。這些技術(shù)是人們觀測(cè)神經(jīng)以及多種細(xì)胞活動(dòng)為直接的手段,，現(xiàn)已發(fā)展為生命科學(xué)研究的熱點(diǎn)，也是國(guó)家自然科學(xué)基金等鼓勵(lì)申報(bào)的重要領(lǐng)域,。光遺傳學(xué)調(diào)控技術(shù)是近幾年正在迅速發(fā)展的一項(xiàng)整合了光學(xué),、基因操作技術(shù)、電生理等多學(xué)科交叉的生物技術(shù),。NatureMethods雜志將此技術(shù)評(píng)為"Methodoftheyear2010"[19],；美國(guó)麻省理工學(xué)院科技評(píng)述（MITTechnologyReview，2010）在其總結(jié)性文章"Theyearinbiomedicine"中指出：光遺傳學(xué)調(diào)控技術(shù)現(xiàn)已經(jīng)迅速成為生命科學(xué),，特別是神經(jīng)和心臟研究領(lǐng)域中熱門(mén)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(xué)、神經(jīng)科學(xué)和神經(jīng)工程研究的實(shí)驗(yàn)室使用,，幫助科學(xué)家們深入理解大腦的功能,，進(jìn)而為深刻認(rèn)識(shí)神經(jīng)、精神疾病,、心血管疾病的發(fā)病機(jī)理并研發(fā)針對(duì)疾病干預(yù)和的新技術(shù),。

高阻封接技術(shù)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(shí)間,、空間及電流分辨率,，如時(shí)間分辨率可達(dá)10μs、空間分辨率可達(dá)1平方微米及電流分辨率可達(dá)10-12A,。影響電流記錄分辨率的背景噪聲除了來(lái)自于膜片鉗放大器本身外,，主要還是信號(hào)源的熱噪聲。信號(hào)源如同一個(gè)簡(jiǎn)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(shù)，t為溫度,，△f為測(cè)量帶寬,，R為電阻值,?？梢?jiàn),，要得到低噪聲的電流記錄，信號(hào)源的內(nèi)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(hào)源內(nèi)阻應(yīng)為2GΩ以上,。電壓鉗技術(shù)只能測(cè)量?jī)?nèi)阻通常達(dá)100kΩ～50MΩ的大細(xì)胞的電流，從而不能用常規(guī)的技術(shù)和制備達(dá)到所要求的分辨率,。神經(jīng)遞質(zhì)的釋放,、腺體的分泌、肌肉的運(yùn)動(dòng),、學(xué)習(xí)和記憶,。

膜片鉗技術(shù)發(fā)展歷史：1976年德國(guó)馬普生物物理化學(xué)研究所Neher和Sakmann在青蛙肌細(xì)胞上用雙電極鉗制膜電位的同時(shí)，記錄到ACh啟動(dòng)的單通道離子電流,，從而產(chǎn)生了膜片鉗技術(shù),。1980年Sigworth等在記錄電極內(nèi)施加5-50cmH2O的負(fù)壓吸引，得到10-100GΩ的高阻封接（Giga-seal）,，明顯降低了記錄時(shí)的噪聲實(shí)現(xiàn)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(duì)該技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，引進(jìn)了膜片游離技術(shù)和全細(xì)胞記錄技術(shù),，從而使該技術(shù)更趨完善,，具有1pA的電流靈敏度、1μm的空間分辨率和10μs的時(shí)間分辨率,。1983年10月,，《Single-ChannelRecording》一書(shū)問(wèn)世，奠定了膜片鉗技術(shù)的里程碑,。Sakmann和Neher也因其杰出的工作和突出貢獻(xiàn),，榮獲1991年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)。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(shí)間的變化關(guān)系,。芬蘭高通量全自動(dòng)膜片鉗

膜片鉗技術(shù)實(shí)現(xiàn)了小片膜的孤立和高阻封接的形成。德國(guó)單電極膜片鉗廠家

細(xì)胞是動(dòng)物和人體的基本單元,，細(xì)胞與細(xì)胞內(nèi)的通信是依靠其膜上的離子通道進(jìn)行的,，離子和離子通道是細(xì)胞興奮的基礎(chǔ)，亦即產(chǎn)生生物電信號(hào)的基礎(chǔ),，生物電信號(hào)通常用電學(xué)或電子學(xué)方法進(jìn)行測(cè)量,。由此形成了一門(mén)細(xì)胞學(xué)科--電生理學(xué)。膜片鉗技術(shù)已成為研究離子通道的黃金標(biāo)準(zhǔn)。電壓門(mén)控性離子通道：膜上通道蛋白的帶點(diǎn)集團(tuán)在膜電位改變時(shí),，在電場(chǎng)的作用下,，重新分布導(dǎo)致通道的關(guān)閉，同時(shí)有電荷移動(dòng),，稱為門(mén)控電流,。配體門(mén)控離子通道：神經(jīng)遞質(zhì)（如乙酰膽堿）、ji素等與通道蛋白上的特定位點(diǎn)結(jié)合,，引起蛋白構(gòu)像的改變,，導(dǎo)致通道的打開(kāi)。德國(guó)單電極膜片鉗廠家

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