全自动膜片钳技术及其在药物筛选中的应用

药物⼼脏毒性研究技术之膜⽚钳技术⼀些药物在使⽤的过程中引发的⼼脏毒性是威胁患者⽣命的毒副作⽤之⼀，如抗⼼律失常药物导致的⼼脏不良事件时有报道，虽然这种事件发⽣率低，但是危险性⼤，主要表现为⼼电图QT间隔延长，严重可以引起尖端扭转型室性⼼动过速。

因此在新药上市前，需要进⾏药物安全性评价时，尽早发现药物的潜在⼼脏毒性，以减少新药研发的投⼊和风险。

被称为研究离⼦通道的“⾦标准”的膜⽚钳技术，是药物早期⼼脏毒性评价的主要技术之⼀。

QT间期是指⼼室除极和复极的全过程，即QRS波群的起点到T波终点的时程。

QTc间期是指排除了⼼率影响的校正的QT间期。

⼼脏复极延迟，将导致发⽣⼼律失常的风险明显增⾼，最常见的是引发尖端扭转型室性⼼动过速(TdP)， TdP易演变成⼼室纤颤并导致猝死，因此QT间期延长，被认为是预测引发TdP的⽣物标记物。

在新药开发过程中，进⾏药物安全性评价的⼼脏毒性评价时，应确认研究药物对QT间期的影响，防⽌其上市后引起恶性⼼律失常。

hERG通道产⽣的电流是⼼室复极中最重要的电流，通道被药物后抑制直接导致Long QT综合症，很可能演变成尖端扭转型室性⼼动过速，⼼室纤颤，直⾄猝死。

长QT综合症(LQTS)是⼀种异常的⼼肌细胞复极化电活动，获得性的LQTS常常是药物治疗的结果。

研究发现许多常⽤药物包括抗⼼律失常药、抗精神病药物、抗菌素以及可卡因均可引起获得性的LQTS。

⽬前发现⼏乎所有的临床药物所导致的LQT 或者TdP 都作⽤于hERG。

由于导致hERG抑制的药物在化学结构上没有明显的共性，从⽽很难预测，仅有通过实验的⽅式给予解决。

全⾃动膜⽚钳技术⼀个重要的应⽤⽅向是检测早期药物化合物对hERG的毒副作⽤。

美迪西引进HEKA膜⽚钳系统（Patch Clamp System），该系统为放⼤器与数模转换器⼀体，可通过软件与⼿动操作相结合，达到⽐全⾃动更精准的程度，将会⼤⼤增强美迪西体外药物安全性评价服务。

膜片钳技术在各学科研究中的应用在神经科学领域，膜片钳技术被广泛应用于研究神经元和突触的电生理特性。

通过使用膜片钳技术，科学家可以记录神经元膜通道的电流，研究神经信号的传递和调节机制。

例如，陈教授和他的研究团队利用膜片钳技术发现了一种新的神经调节机制，他们发现了一种离子通道蛋白，可以调节神经元的兴奋性，从而对神经信号的传递产生影响1。

在细胞生物学领域，膜片钳技术被用于研究细胞的跨膜运输和信号转导机制。

科学家可以记录细胞膜通道的开放和关闭，研究物质进出细胞的方式和调控机制。

例如，张教授和他的研究团队利用膜片钳技术发现了新的钙离子通道，并研究了其在对细胞生长和凋亡的调控中的作用2。

在代谢疾病领域，膜片钳技术也被用于研究代谢过程中细胞膜通道的变化。

例如，糖尿病患者的肾小管上皮细胞钠通道存在异常，导致钠重吸收增加，从而影响血糖的排泄和代谢。

李教授和他的研究团队利用膜片钳技术发现了这一现象，为糖尿病的治疗提供了新的思路3。

膜片钳技术在各学科研究中都具有广泛的应用前景。

然而，随着科学技术的发展，膜片钳技术仍然面临着一些挑战，例如通道蛋白多样性和复杂性的问题，以及实验数据的分析和解读问题。

未来，随着膜片钳技术的不断改进和新技术的应用，我们相信这些问题会逐渐得到解决。

微光学器件在光通信、生物医学、军事等领域的应用越来越广泛。

传统的微光学器件制造技术如光刻、干法刻蚀等存在加工成本高、设备复杂等问题，难以满足某些特定场景下的制造需求。

因此，研究一种新型的微光学器件制造技术具有重要的现实意义。

气动膜片式微滴喷射制造技术作为一种具有潜力实现微光学器件高效、低成本制造的技术，逐渐受到研究者的。

气动膜片式微滴喷射制造技术基于气动学原理，通过控制气体和液体的流速、压力等参数，实现液滴的精确喷射。

该技术具有以下优点：可实现高效、低成本的制造，有望替代传统微光学器件制造技术；可通过计算机控制系统实现精确控制，提高制造精度；适用范围广，可用于各种形状和材料的光学器件制造。

高通量higher throughput节省成本cost saving 节省时间time saving 自动化automatic 高品质数据better results 全自动膜片钳系统Automated Patch Clamp System Revolutionizing Ion Channel Drug Discovery以离子通道为靶点的药物开发的革命性工具CONTENTS 目录112344556888911131415151518182021封底全自动膜片钳技术及其在药物筛选中的应用全自动膜片钳技术原理全自动膜片钳在药物筛选中的应用Molecular Devices 公司开发的仪器设备为以离子通道为靶点的药物开发提供了完整的解决方案IonWorks Barracuda - 高通量膜片钳系统的新突破简介主要用途产品特征应用实例IonWorks Quattro - 全自动高通量膜片钳药物筛选系统简介主要用途产品特征应用实例重要参考文献IonWorks 的全球用户PatchXpress 7000A - 全自动平行膜片钳系统简介产品特点主要用途应用实例重要参考文献PatchXpress 的全球用户公司简介1膜片钳技术被称为研究离子通道的“金标准”。

是研究离子通道的最重要的技术。

目前膜片钳技术已从传统的常规膜片钳技术　（Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｐａｔｃｈ　ｃｌａｍｐ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）　发展到全自动膜片钳技术　（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　ｐａｔｃｈ　ｃｌａｍｐ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）　。

全自动膜片钳技术及其在药物筛选中的应用不同的全自动膜片钳系统的所采用的技术原理也不完全相同。

大体有以下几种。

１．　全自动膜片钳技术原理将一定密度的细胞悬液灌注在玻璃电极中，下降到电极尖端的单个细胞通过在电极外施加负压与玻璃电极尖端形成稳定的高阻封接，系统自动判断封接形成是否良好并自动打破露在玻璃微电极尖端外的细胞膜形成全细胞模式。

膜片钳技术及其在神经科学研究中的应用膜片钳技术是一种在神经科学研究中广泛应用的技术，它可以用来记录和操纵神经元的电活动，为研究神经系统的功能和疾病提供重要的工具。

本文将介绍膜片钳技术的原理和应用，并探讨其在神经科学研究中的重要性。

膜片钳技术是一种通过在神经元的细胞膜上形成一个微小的孔洞，并利用微电极记录神经元内外的电位差的方法。

这种技术可以精确地记录神经元的动作电位，从而了解神经元的兴奋性和抑制性。

膜片钳技术的原理基于电生理学的基本原理，即神经元的电活动是由离子通道的开关控制的。

通过在神经元膜上形成一个微小的孔洞，可以通过微电极记录到神经元内外的电位差，从而了解离子通道的开关状态和神经元的电活动。

膜片钳技术在神经科学研究中有广泛的应用。

首先，它可以用来研究神经元的膜电位和动作电位。

研究人员可以通过在神经元膜上形成一个微小的孔洞，并利用膜片钳记录到神经元内外的电位差，从而了解神经元的电活动。

这对于研究神经元的兴奋性和抑制性非常重要，有助于理解神经元的工作原理和信息传递过程。

膜片钳技术还可以用来研究离子通道的功能。

离子通道是神经元膜上的蛋白质通道，它们控制着离子在神经元膜上的通透性，从而调节神经元的电活动。

通过利用膜片钳技术，研究人员可以记录到离子通道的电流，并分析离子通道的开关状态和功能特性。

这对于研究离子通道的结构和功能非常重要，有助于揭示离子通道与神经系统功能和疾病之间的关系。

膜片钳技术还可以用来研究突触传递和突触可塑性。

突触是神经元之间的连接点，通过突触传递神经信号。

膜片钳技术可以用来记录到突触传递的电位变化，并研究突触的功能特性和可塑性。

这对于理解神经系统的信息传递和学习记忆等高级功能非常重要。

在神经科学研究中，膜片钳技术的应用还包括单细胞蛋白质表达、药物筛选和基因编辑等方面。

通过将膜片钳技术与其他技术结合，研究人员可以进一步探索神经系统的功能和疾病机制，为神经科学研究提供更加全面和深入的理解。

膜片钳技术及应用膜片钳技术及应用是一种常见的力学装置，由薄膜片、夹持手柄和支撑结构组成。

膜片钳可用于夹持和固定物体，并且在广泛的领域中有着重要的应用。

下面将对膜片钳的技术原理和应用领域进行详细介绍。

膜片钳的技术原理主要基于材料的力学性质。

一般情况下，膜片钳采用弹性薄膜片作为夹持物体的夹持部分。

当施加外力使薄膜片发生形变时，薄膜片会产生力与形变量成正比的特性，这种力被称为弹性力。

通过调整薄膜片的形变程度和位置，可以达到对不同物体的夹持和固定的目的。

膜片钳的应用领域非常广泛。

以下是一些常见的应用领域：1. 医疗行业：膜片钳被广泛用于医疗器械的设计和制造。

例如，在手术中，膜片钳可以用于夹持和固定组织、血管和器官，以便医生进行手术操作。

膜片钳的特点是夹持力均匀，不会损伤组织和血管。

2. 实验室研究：膜片钳在实验室研究中也有广泛的应用。

例如，在细胞学研究中，膜片钳可以用于夹持、拉伸和操纵细胞，以研究细胞的力学特性和细胞间的相互作用。

此外，膜片钳还可以用于微流体实验中的液滴操纵和胶体粒子的固定。

3. 微机电系统（MEMS）：膜片钳是制作微机电系统中常用的工具。

在MEMS 器件制造过程中，需要对微米级物体进行精确操纵和固定。

膜片钳结构简单，加工工艺成熟，可以实现对微米级物体的夹持和固定。

4. 机械制造：膜片钳在机械制造过程中也有重要的应用。

例如，在精密加工中，膜片钳可以用于夹持和固定零件，以确保加工精度。

另外，膜片钳还可以用于装配过程中的夹持和定位。

总的来说，膜片钳技术及其应用在医疗、实验室研究、微机电系统和机械制造等领域起到了重要的作用。

膜片钳具有结构简单、操作方便、夹持力均匀等特点，使其成为一种广泛使用的力学装置。

随着科技的不断发展，膜片钳的应用领域还将不断扩大，为各个领域的科研和应用带来更多的便利和可能性。

膜片钳技术在药学研究中的应用前言德国物理学家Neher和Sakmann[1.2]建立的膜片钳技术（patch clamp technique）是一种以记录通过离子通道的离子电流来反映细胞上单一的（或多数的）离子通道活动的技术，已被广泛应用。

作为先进的细胞电生理技术，它一直被奉为研究离子通道的“金标准”。

应用膜片钳技术可以证实细胞膜上离子通道的存在，并能对其电生理特性、分子结构、药物作用机制等进行深入的研究。

基因组学、蛋白质组学研究表明，以离子通道为靶标的药物研究在未来具有很大的发展空间。

关键词膜片钳技术；药学研究；应用Abstract [ ]The patch-clamp technique , a dominant technique in cellular electrophysiology , is always being regarded as the gold standard for ion channel research.. Application of the patch-clamp technique can demonstrate the existences of ion channels and provide valuable information for ion channels, including their electrophysiological properties , molecular structures and the mechanism of drug action .Genomics and proteomics research has showed that the development of drugs for ion channel target would be very promising in future.Key words Patch-clamp technique ; Study on Medicinal chemistry ; Application80年代初发展起来的膜片钳技术（patch clamp technique）为了解生物膜离子单通道的门控动力学特征及通透性、选择性膜信息提供了最直接的手段，该技术的兴起与应用，使人们不仅对生物体的电现象和其它生物现象有更进一步的了解，而且基因组学、蛋白质组学研究表明，以离子通道为靶标的药物研究在未来具有很大的发展空间。

膜片钳技术的发展及应用生命科学学院2010级李积锋1241410007【摘要】膜片钳技术是一种广泛应用于生命科学研究的先进电生理技术，为解决生物信息的跨膜信号传导为题提供了先进的研究手段。

膜片钳技术是在电压钳技术的基础上发展起来的,来反映细胞膜上离子通道活动的一项技术。

它对通过离子通道的离子电流进行记录,目前已发展出多种记录模式,广泛应用于神经科学、药理学、细胞生物学、生理学和分子生物学等学科领域。

概括了膜片钳技术的基本原理,归纳出该技术的主要操作步骤,并对其发展与应用进行了总结。

【关键词】膜片钳离子通道电生理1976年[1]德国马普生物物理研究所Neher和Sakmann创建了膜片钳技术。

这是一种以记录通过离子通道的离子电流来反映细胞膜单一的或多个的离子通道分子活动的技术。

它和基因克隆技术并架齐驱，给生命科学研究带来了巨大的前进动力。

这一伟大的贡献，使Neher和Sakmann获得1991年度的诺贝尔生理学与医学奖。

细胞是动植物和人体的基本组成单元，离子通道是细胞与外界以及与细胞内通信的重要手段。

离子和离子通道是细胞兴奋的基础，亦即产生生物电信号的基础。

生物电信号通常用电学方法进行测量，因而形成了一门学科—细胞电生理学。

最近50年，三次主要的技术革命推动了细胞电生理学的进展：细胞内记录，电压钳技术和膜片钳技术。

一．膜片钳技术发展历史1976年德国马普生物物理化学研究所Neher和Sakmann首次在青蛙肌细胞上用双电极钳制膜电位的同时，记录到ACh激活的单通道离子电流，从而产生了膜片钳技术。

1980年Sigworth等在记录电极内施加5-50 cmH2O的负压吸引，得到10-100GΩ的高阻封接，大大降低了记录时的噪声实现了单根电极既钳制膜片电位又记录单通道电流的突破。

1981年Hamill和Neher等对该技术进行了改进，引进了膜片游离技术和全细胞记录技术，从而使该技术更趋完善，具有1pA的电流灵敏度、1μm的空间分辨率和10μs 的时间分辨率。

嘉兴全自动膜片钳电生理技术原理
全自动膜片钳电生理技术原理是基于膜片钳技术的电生理研究。

该技术主要利用贴附在细胞膜上的离子通道，将微弱电信号转化为荧光信号，进而实现对细胞膜电生理活动的记录和分析。

在全自动膜片钳电生理技术中，首先需要利用微钳技术制备出粘在微钳端部的膜片，将其与细胞膜接触并形成一个微小的膜片双层结构。

接下来，通过膜片钳技术建立电学联系，利用微电极记录细胞膜上的电信号，并将其转化为电压信号。

全自动膜片钳电生理技术主要的创新点在于将传统的手动操作转换成自动化系统，实现了长时间稳定地记录细胞膜电信号。

通过精准地控制钳角度和力度，保证了膜片的稳定性，进而实现了对单个细胞毫秒级别的电学记录。

同时，该技术依靠软件自动化操作，能够实现对多个细胞进行快速、高效的电学记录和分析。

全自动膜片钳电生理技术已经被广泛应用于神经科学、心血管系统疾病、肿瘤学、药物筛查等领域，并取得了许多重要的研究成果。

膜片钳阵列技术及其应用于药物筛选的研究进展
高峰;杜冠华
【期刊名称】《生物技术通讯》
【年(卷),期】2005(16)6
【摘要】离子通道是一类重要的药物作用耙点.膜片钳技术是目前进行离子通道研究和影响离子通道药物研究的最好方法.但膜片钳技术通量低,成为应用该法进行药物筛选的最大障碍.膜片钳阵列技术是在普通膜片钳技术基础上发展起来的高通量技术,包括平面膜片钳阵列技术和微管自动化膜片钳技术,已经在药物筛选中得到应用.本文仅就这2种方法当前的研究进展及其在药物筛选中的应用做简单的介绍.【总页数】3页(P687-689)
【作者】高峰;杜冠华
【作者单位】中国医学科学院·协和医科大学,药物研究所,北京,100050;中国医学科学院·协和医科大学,药物研究所,北京,100050
【正文语种】中文
【中图分类】Q26;Q6-33
【相关文献】
1.德国Nanion全自动膜片钳——离子通道高速测量平台，药物筛选的有效工具[J],
2.高内涵筛选技术应用于药物毒理方面的研究进展 [J], 李毅
3.膜片钳技术的新进展及其在药物高通量筛选中的应用 [J], 艾平;郑建全
4.膜片钳新时代——开创应用膜片钳技术直接进行高通量药物筛选的先河 [J],
5.我国荧光偏振技术成功应用于药物高通量筛选 [J],
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