膜片钳技术

技术简介

      膜片钳技术是一种细胞内记录技术，是研究离子通道活动的最佳工具，也是应用最广泛的电生理技术之一。该技术通过施加负压将微玻管电极（膜片电极或膜片吸管）的尖端与细胞膜紧密接触，形成GΩ以上的阻抗，使电极开口处的细胞膜与其周围膜在电学上绝缘。被孤立的小膜片面积为μm量级，内中仅有少数离子通道。玻璃微电极中含有一根浸入电解溶液中的导线，用于传导离子。在此基础上对该膜片施行电压钳位（即保持跨膜电压恒定），如果单个离子通道被包含在膜片内，则可对此膜片上的离子通道的电流进行监测记录。通过观测单个通道开放和关闭的电流变化，可直接得到各种离子通道开放的电流幅值分布、开放几率、开放寿命分布等功能参量，并分析它们与膜电位、离子浓度等之间的关系。还可把吸管吸附的膜片从细胞膜上分离出来，以膜的外侧向外或膜的内侧向外等方式进行实验研究。这种技术对小细胞的电压钳位、改变膜内外溶液成分以及施加药物都很方便。

膜片钳的几种记录模式及在不同水平上的应用

     在膜片钳技术的发展过程中主要形成了四种记录模式，即细胞贴附模式（cell-attached mode或loose-seal-cell attached mode）、膜内面向外模式（inside-out mode）、膜外面向外模式（outside-out mode）、常规全细胞模式（conventional whole-cell mode）和穿孔膜片模式（perforated patch mode）。

（来源：《实用膜片钳技术》，刘振伟著2006）

图1 在不同研究水平使用的膜片钳技术（Nature 575,38-39(2019)）

     a.亚细胞水平：细胞贴附模式，可记录通过电极下膜片中通道蛋白的离子电流(红色虚线箭头)。在全细胞膜片钳中，膜片破裂，因此可以记录全细胞的宏观电流，它表示整个细胞的总和电流 (蓝色虚线箭头)。

     b. 细胞水平：来自神经元不同部分的全细胞同步记录可确定信号传递的方向。

     c. 神经元网络水平：全细胞记录可以在一个连接神经元的小网络中进行。

     d. 活体水平：可以在执行任务或自由走动的动物大脑中进行全细胞记录。

膜片钳主要应用

      1、细胞膜离子通道的性质鉴定及其动力学研究；

      2、单细胞形态与功能研究；

      3、药物作用机制研究；

      4、细胞分泌的研究；

      5、信号转导的研究；

      6、分子生物学研究。

使用膜片钳的工作流程

https://www.moleculardevices.com.cn/applications/patch-clamp-electrophysiology

客户提供

      1、检测需求及参考资料；

      2、实验模型/样本；

      3、分析方法。

服务信息及最终交付内容、产品

     1、检测报告

     2、原始数据