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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...

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...

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蕞佳工具，也是應用蕞廣的電生理技術之一。該技術通過施加負壓將微玻管電極（膜片電極或膜片吸管）的前端與細胞膜緊密接觸，形成GΩ以上的阻抗，使電極開口處的細胞膜與其周圍膜在電學上絕緣。被孤立的小膜片面積為μm量級，內中只有少數離子通道。玻璃微電極中含有一根浸入電解溶液中的導線，用于傳導離子。在此基礎上對該膜片施行電壓鉗位（即保持跨膜電壓恒定），如果單個離子通道被包含在膜片內，則可對此膜片上的離子通道的電流進行監測記錄。通過觀測單個通道開放和關閉的電流變化，可直接得到各種離子通道開放的電流幅值分布、開放幾率、開放壽命分布等功能參量，并分析它們與膜電...

膜片鉗放大器的工作模式；(1)電壓鉗制模式:在鉗制細胞膜電位的基礎上改變膜電位，記錄離子通道電流的變化，如通道電流；EPSC；IPSC等電流信號它是膜片鉗的基本工作模式。(2)屯留鉗向細胞注入刺激電流，記錄膜電位對刺激電流的響應。記錄的是動作電位，EPSP；IPSP等電壓信號膜片鉗技術實現膜電位固定的關鍵是在玻璃微電極前沿與細胞膜之間形成高阻(10GΩ)密封，使與電極前開口相連的細胞膜與周圍環境電隔離，通過施加指令電壓來鉗制膜電位。膜片鉗80%的工夫在于刺備細胞。日本高通量全自動膜片鉗電壓鉗制膜片鉗技術（patchclamptechniques）是采用鉗制電壓或電流的方法對生物膜上離子通道的電...

資料分析：一般電學性質∶通過I/V關系計算得到單通道電導，觀察通道有無整流。通過離子選擇性、翻轉電位或其它通道的條件初步確定通道類型。通道動力學分析∶開放時間、開放概率、關閉時間、通道的時間依賴性失活、開放與關閉類型（簇狀猝發，Burst）樣開放與閃動樣短暫關閉（flickering），化學門控性通道的開、關速率常數等數據。藥理學研究∶研究的藥物，阻斷劑、激動劑或其它調制因素對通道活動的影響情況。綜合分析得出結淪。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*26小時隨時人工在線咨詢.膜片鉗具有雙探頭，相當于兩...

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）...

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...

電壓鉗技術是由科爾發明的，并在20世紀初由霍奇金和赫胥黎完善。其設計的主要目的是證明動作電位的產生機制，即動作電位的峰值電位是由于膜對鈉的通透性瞬間增加。但當時還沒有直接測量膜通透性的方法，所以用膜電導來測量離子通透性。膜電導測量的基礎是電學中的歐姆定律，如膜Na電導GNa與電化學驅動力(Em-ENa)的關系，膜電流INaGNa=INa/(Em-ENa)。因此，可以通過測量膜電流，然后利用歐姆定律來計算膜電導。然而，膜電導可以通過使用膜電流來計算。這個條件是通過電壓鉗技術實現的。下一張幻燈片中右邊的兩張圖顯示了squid的動作電位和動作電位過程中膜電流的變化，這是霍奇金和赫胥黎在半個世紀前用電...

膜片鉗技術（patchclamptechniques）是采用鉗制電壓或電流的方法對生物膜上離子通道的電活動進行記錄的微電極技術。1989年，Blanton將腦片電生理記錄與細胞的膜片鉗記錄結合起來，建立了腦片膜片鉗記錄技術（patchclamponinvitrobrainslices），這為在細胞水平研究反射中樞系統離子通道或受體在神經環路中的生理和藥理學作用及其機制提供了可能性。離體的腦組織能夠在一定的溫度、酸度和滲透壓、通氧狀態等條件下存活并保持良好的生理狀態。與急性分離的或培養的神經元相比，離體腦片中的神經元更接近生理狀態：基本保持了在體情況下的細胞形態，神經細胞之間及神經細胞與非神經細...

膜片鉗放大器是整個實驗系統中的主要，它可用來作單通道或全細胞記錄，其工作模式可以是電壓鉗，也可以是電流鉗。從原理來說，膜片鉗放大器的探頭電路即I-V變換器有兩種基本結構形式，即電阻反饋式和電容反饋式，前者是一種典型的結構，后者因用反饋電容取代了反饋電阻，降低了噪聲，所以特別適合較低噪聲的單通道記錄。由于供膜片鉗實驗的專門的計算機硬件及相應的軟件程序的相繼出現，使得膜片鉗實驗操作簡便、效率提高、效率提高滔博生物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*31小時隨時人工在線咨詢.了解離子通道的功能以及結構的關系對于從分...

資料分析：一般電學性質∶通過I/V關系計算得到單通道電導，觀察通道有無整流。通過離子選擇性、翻轉電位或其它通道的條件初步確定通道類型。通道動力學分析∶開放時間、開放概率、關閉時間、通道的時間依賴性失活、開放與關閉類型（簇狀猝發，Burst）樣開放與閃動樣短暫關閉（flickering），化學門控性通道的開、關速率常數等數據。藥理學研究∶研究的藥物，阻斷劑、激動劑或其它調制因素對通道活動的影響情況。綜合分析得出結淪。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*26小時隨時人工在線咨詢.由于膜片鉗檢測的是PA級的...

膜片鉗技術本質上也屬于電壓鉗范疇，兩者的區別關鍵在于：①膜電位固定的方法不同；②電位固定的細胞膜面積不同，進而所研究的離子通道數目不同。電壓鉗技術主要是通過保持細胞跨膜電位不變，并迅速控制其數值，以觀察在不同膜電位條件下膜電流情況。因此只能用來研究整個細胞膜或一大塊細胞膜上所有離子通道活動。目前電壓鉗主要用于巨大細胞的全性能電流的研究，特別在分子克隆的卵母細胞表達電流的鑒定中發揮著其他技術不能替代的作用。該技術的主要缺陷是必須在細胞內插入兩個電極，對細胞損傷很大，在小細胞如元，就難以實現，又因細胞形態復雜，很難保持細胞膜各處生物特性的一致。滔博生物TOP-Bright專注基于多種離子通道靶點的...

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...

電壓鉗的缺點:目前電壓鉗技術主要用于研究巨火細胞的全細胞電流，特別是在分子克隆卵母細胞表達電流的鑒定中，發揮著不可替代的作用。然而，它也有其致命的弱點:1。微電極需要刺穿細胞膜進入細胞，導致細胞質丟失，破壞細胞生理功能的完整性；2、不能確定單通道電流。由于電壓鉗位薄膜面積大，包含大量隨機開關的通道，背景噪聲大，往往會掩蓋單通道的電流。3.在小細胞(如直徑10-30μm的哺乳動物細胞)上進行電壓鉗實驗，技術難度更大。因為電極需要插入到細胞中，所以微電極的前端必須做得非常薄。如此薄的前端導致電極阻抗較大，往往為60~-80mω或120~150MΩ(視灌注液不同而定)。如此大的電極阻抗，不利于用細胞...

膜片鉗技術（patchclamptechniques）是采用鉗制電壓或電流的方法對生物膜上離子通道的電活動進行記錄的微電極技術。1989年，Blanton將腦片電生理記錄與細胞的膜片鉗記錄結合起來，建立了腦片膜片鉗記錄技術（patchclamponinvitrobrainslices），這為在細胞水平研究反射中樞系統離子通道或受體在神經環路中的生理和藥理學作用及其機制提供了可能性。離體的腦組織能夠在一定的溫度、酸度和滲透壓、通氧狀態等條件下存活并保持良好的生理狀態。與急性分離的或培養的神經元相比，離體腦片中的神經元更接近生理狀態：基本保持了在體情況下的細胞形態，神經細胞之間及神經細胞與非神經細...

全細胞膜片鉗記錄(Whole-cellpatch-clamprecording)是一種早期且使用頻繁的鉗夾技術，相當于連續單電極電壓鉗夾記錄，也就是說，全細胞記錄類似于傳統的細胞內記錄，但具有更大的優勢，如分辨率高、噪聲低、穩定性好、細胞內成分可控等。全細胞記錄技術測量一個細胞內所有通道的電流，記錄過程中電極的溶液代替原生質的成分。雖然膜片鉗記錄技術相對于原來的單電極電壓鉗有了很大的進步，尤其是在單離子通道鉗記錄中，細胞或腦片的組織選擇和實驗溶液的制備仍然是非常重要的步驟。滔博生物膜片鉗實驗外包,數據準確,保結果。芬蘭可升級膜片鉗專題電壓鉗的缺點∶電壓鉗技術目前主要用于巨火細胞的全細胞電流研究...

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...

離子通道結構研究∶目前，絕大多數離子通道的一級結構得到了闡明但根本的還是要搞清楚各種離子通道的三維結構，在這方面，美國的二位科學家彼得阿格雷和羅德里克麥金農做出了一些開創性的工作，他們到用X光繞射方法得到了K離子通道的三維結構，二位因此獲得2003年諾貝系化學獎。有關離子通道結構不是本PPT的重點，可參考楊寶峰的和Hill的

高阻密封技術還***降低了電流記錄的背景噪聲，從而大幅提高了時間、空間和電流分辨率，如10μs的時間分辨率、1平方微米的空間分辨率和10-12年的電流分辨率。影響電流記錄分辨率的背景噪聲不僅來自膜片鉗放大器本身，還來自信號源的熱噪聲。信號源就像一個簡單的電阻，其熱噪聲為σn=4Kt△f/R其中σn為電流均方差的平方根，k為玻爾茲曼常數，t為溫度，△f為測量帶寬，R為電阻值。可以看出，為了獲得低噪聲電流記錄，信號源的內阻必須非常高。如果在1kHz帶寬、10%精度的條件下記錄1pA的電流，信號源的內阻應該大于2gω。電壓鉗技術只能測量內阻為100kω~50mω的大電池的電流，常規技術和制備無法達到...

在形成高阻抗封接后，記錄實驗結果之前，通常要根據實驗的要求進行參數補償，以期獲得符合實際的結果。需要注意的是，應恰當設置放大器的帶寬，例如10kHz，這樣在電流監測端將觀察不到超越此頻帶以外的無用信息。膜片鉗實驗難度大、技術要求高，要掌握有關技術和方法雖不是很困難的事，但要從一大批的實驗數據中，經過處理和分析，得出有意義、有價值的結果和結論，就顯得不那么容易，有許多需要注意和考慮的問題，包括減少噪音，避免電極前端的污染，提高封接成功率，具體實驗過程中還需要考慮如何選取記錄模式，為記錄特定離子電流如何選擇電極內、外液，如何選擇阻斷劑、激動劑，如何進行正確的數據采集等許多更為復雜的問題，還需在科研...

1937年，Hodgkin和Huxley在烏賊巨大神經軸突細胞內實現細胞內電記錄，獲1963年Nobel獎1946年，凌寧和Gerard創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）由Cole和Marmont發明，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利用細胞內微電極技術記錄到了終板電位;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Ne...

膜片鉗技術與其他技術的結合Neher等**將膜片鉗技術與Fura2熒光鈣測量技術相結合，同時進行細胞內熒光強度、細胞膜離子通道電流、細胞膜電容等多項指標變化的快速交替測量，從而獲得同一事件過程中各因素的各自變化，進而分析這些變化之間的關系。Neher將能夠光解鈣離子的鈣螯合物引入膜片鉗技術，進而可以定量研究鈣離子濃度與分泌速率的關系以及相對較大的分泌速率。他還發明了膜片鉗的膜電容檢測與碳纖維電極的電化學檢測相結合的技術。然后***將光電聯合檢測技術和碳纖維電極電化學檢測技術相結合。這種結合既能研究分泌機制，又能鑒定分泌物質，彌補了各單一方法的不足。Eberwine于1991年***將膜片鉗技術...

離子通道的近代觀念源于Hodgkin、Huxley、Katz等人在20世紀30—50年代的開創性研究。在1902年，Bernstein創造性地將Nernst的理論應用到生物膜上，提出了“膜學說”。他認為在靜息狀態下，細胞膜只對鉀離子具有通透性；而當細胞興奮的瞬間，膜的破裂使其喪失了選擇通透性，所有的離子都可以自由通過。Cole等人在1939年進行的高頻交變電流測量實驗表明，當動作電位被觸發時，雖然細胞的膜電導大為增加，但膜電容卻只略有下降，這個事實表明膜學說所宣稱的膜破裂的觀點是不可靠的。1949年Cole在玻璃微電極技術的基礎上發明了電壓鉗位（voltageclamptechnique）技術...

高阻密封技術還***降低了電流記錄的背景噪聲，從而大幅提高了時間、空間和電流分辨率，如10μs的時間分辨率、1平方微米的空間分辨率和10-12年的電流分辨率。影響電流記錄分辨率的背景噪聲不僅來自膜片鉗放大器本身，還來自信號源的熱噪聲。信號源就像一個簡單的電阻，其熱噪聲為σn=4Kt△f/R其中σn為電流均方差的平方根，k為玻爾茲曼常數，t為溫度，△f為測量帶寬，R為電阻值。可以看出，為了獲得低噪聲電流記錄，信號源的內阻必須非常高。如果在1kHz帶寬、10%精度的條件下記錄1pA的電流，信號源的內阻應該大于2gω。電壓鉗技術只能測量內阻為100kω~50mω的大電池的電流，常規技術和制備無法達到...

對藥物作用機制的研究，在通道電流記錄中，可分別于不同時間、不同部位（膜內或膜外）施加各種濃度的藥物，研究它們對通道功能的可能影響，了解那些選擇性作用于通道的藥物影響人和動物生理功能的分子機理。這是目前膜片鉗技術應用普遍的領域，既有對西藥藥物機制的探討，也普遍用在重要藥理的研究上。如開麗等報道細胞貼附式膜片鉗單通道記錄法觀測到人參二醇組皂苷可控制正常和“缺血”誘導的大鼠大腦皮層神經元L-型鈣通道的開放，從而減少鈣內流，對缺血細胞可能有保護作用。陳龍等報道采用細胞貼附式單通道記錄法發現烏頭堿對培養的Wistar大鼠心室肌細胞L-型鈣通道有阻滯作用。準確、穩定、高效，膜片鉗技術讓您的研究更上一層樓！...

離子通道結構研究∶目前，絕大多數離子通道的一級結構得到了闡明但根本的還是要搞清楚各種離子通道的三維結構，在這方面，美國的二位科學家彼得阿格雷和羅德里克麥金農做出了一些開創性的工作，他們到用X光繞射方法得到了K離子通道的三維結構，二位因此獲得2003年諾貝系化學獎。有關離子通道結構不是本PPT的重點，可參考楊寶峰的和Hill的

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...

膜片鉗放大器是整個實驗系統中的主要，它可用來作單通道或全細胞記錄，其工作模式可以是電壓鉗，也可以是電流鉗。從原理來說，膜片鉗放大器的探頭電路即I-V變換器有兩種基本結構形式，即電阻反饋式和電容反饋式，前者是一種典型的結構，后者因用反饋電容取代了反饋電阻，降低了噪聲，所以特別適合較低噪聲的單通道記錄。由于供膜片鉗實驗的專門的計算機硬件及相應的軟件程序的相繼出現，使得膜片鉗實驗操作簡便、效率提高、效率提高滔博生物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*31小時隨時人工在線咨詢.膜片鉗記錄技術與較早的單電極電壓鉗位相比...

膜片鉗技術是一種用于研究生物細胞膜離子通道的實驗方法。它通過在細胞膜上形成小孔，從而對細胞膜的離子通道進行精確的電生理記錄和描述。在膜片鉗實驗中，研究人員通常會先將細胞膜上的脂質雙層通過特殊設備進行穿刺，形成一個小孔。然后，他們將一個玻璃微電極插入這個小孔中，以接觸并測量細胞膜內部的電位變化。這個玻璃微電極的端非常細，不會對細胞膜產生太大的干擾。通過膜片鉗技術，科學家可以精確地測量離子通道的活動，從而了解離子通道在細胞生理學中的作用。例如，他們可以測量離子通道在不同刺激下如何開啟或關閉，以及這些變化如何影響細胞的電活動和化學信號傳遞。此外，膜片鉗技術還可以用于研究和鑒定新的藥物靶點。通過觀察藥...