细胞电生理学与膜片钳技术2

膜片钳芯片技术及其在细胞电生理分析中的研究进展陈培华;张威;周俊;王平;肖丽丹;杨莫【期刊名称】《自然科学进展》【年(卷),期】2007(17)12【摘要】膜片钳芯片技术是继细胞芯片之后的又一种崭新的分析细胞电生理参数的芯片技术.由于该芯片除了具有传统膜片钳的高分辨和高准确性特点外,还具有高通量、自动化以及细胞多通道参数和细胞网络参数在线和实时检测等优点.因此,该芯片技术将大大促进细胞离子通道、细胞网络传导以及药物筛选的研究和应用.文中具体介绍了膜片钳芯片技术的发展及其应用,结合作者的研究工作,着重介绍了膜片钳芯片技术在味觉细胞研究的最新进展,并结合神经芯片研究细胞网络的方法,对采用膜片钳芯片技术在细胞和分子水平上研究味觉的敏感机理和传导机制的应用前景进行了展望.【总页数】8页(P1601-1608)【作者】陈培华;张威;周俊;王平;肖丽丹;杨莫【作者单位】浙江大学,生物传感器国家专业实验室,生物医学工程教育部重点实验室,生物医学工程与仪器科学学院,杭州,310027;浙江大学,生物传感器国家专业实验室,生物医学工程教育部重点实验室,生物医学工程与仪器科学学院,杭州,310027;浙江大学,生物传感器国家专业实验室,生物医学工程教育部重点实验室,生物医学工程与仪器科学学院,杭州,310027;浙江大学,生物传感器国家专业实验室,生物医学工程教育部重点实验室,生物医学工程与仪器科学学院,杭州,310027;香港理工大学,医疗科技及资讯学系,香港;香港理工大学,医疗科技及资讯学系,香港【正文语种】中文【中图分类】Q2【相关文献】1.全细胞膜片钳技术检测化学损伤致痫大鼠海马脑片电生理特性2.家兔心肌细胞的形态和电生理特征在膜片钳实验中的应用3.全细胞膜片钳研究离体小鼠内侧膝状体亚核神经元电生理特性4.膜片钳技术在细胞电生理研究方面的最新应用5.利用膜片钳技术对小鼠嗅感觉神经细胞电生理学的初步研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

探密神经元：细胞生物学膜片钳电生理技术想要深入了解神经元的内部世界，细胞生物学膜片钳电生理技术是必不可少的工具。

本文将为您详细介绍这一技术的流程和应用。

一、细胞生物学膜片钳电生理技术的流程
1. 细胞分离：使用一定的方法，将某特定细胞（比如神经元）从组织中分离出来。

2. 制备膜片钳：将玻璃毛细管拉制成1-2微米孔径，然后加热拉扯形成一个特定形状的膜片钳。

这个过程需要高超的技术和经验。

3. 吸管过程：将制备好的膜片钳接在一根吸管上，启动吸管的吸气功能，使得膜片钳固定上细胞表面。

4. 测量：通过膜片钳的电学特性测量细胞膜上的电流、电势变化等信息，以了解神经元在不同环境下的生理活动情况。

二、细胞生物学膜片钳电生理技术的应用
1. 突触传递：了解神经元之间信号传递的机制，通过刺激突触区域，测量膜片钳电生理信号，可以得知该突触区域对应神经递质的释放和再吸收等生理和病理过程。

2. 离子通道：如钾、钠、钙等离子通过通道进出神经元，参与神经元兴奋、抑制等生理过程。

细胞生物学膜片钳电生理技术则可以揭示这些离子通道的运转方式和动力学特点。

三、细胞生物学膜片钳电生理技术的注意事项
1. 技术难度较大：这种技术需要较高的专业性和技术能力，并且需要功能完备的设备。

2. 实验操作需谨慎：对细胞的操作需要精确细致，防止对细胞产生不必要的损伤。

同时操作过程中注意安全，防止伤害自己和他人。

细胞生物学膜片钳电生理技术是目前神经元研究最重要的技术手段之一。

实践证明，通过这一技术手段，可以更好地探究神经元内部的运作机制和行为特点，以及有针对性地进行药物筛选等工作。

常州细胞生物学膜片钳电生理技术原理及步骤
一、t常州细胞生物学膜片钳电生理技术原理
1、t细胞电生理学：细胞的电生理学，又称电路理论，是一门以研究细胞结构及胞内分子的群体行为为研究对象的学科，它的主要目的是了解细胞结构中电子的传递、利用和调控，以及就此而言细胞行为的改变等机理。

2、t常州细胞生物学膜片钳电生理技术：膜片钳电生理技术，又称膜片剪切技术，是一种采用一对导体电极，穿透生物膜片，在其表面测量表面电位及胞内和膜上的交流电流的新型技术，可以用来直接记录和检测细胞胞膜与外界的交流电路，从而对细胞特定区域的可电活动性进行定量分析。

通过改变外界电场和温度等因素，利用此技术可研究生物膜的结构和功能。

二、t常州细胞生物学膜片钳电生理技术步骤
1、t准备实验材料：细胞悬胶，集成电路，膜片仪，温控仪，温度控制器，温度传感器，钳电表，电极和其他实验用品等。

2、t将细胞悬胶加入到温度控制器中，加入适量的集成电路，接入温控仪，根据预定的温度，温控仪向温度控制器输出电流，使得温度传感器检测到的实际温度达到预定的温度。

3、t将细胞悬胶加入到膜片仪中，使细胞悬胶均匀地分布在膜片仪的表面上，在导电电极上覆盖一层PI（PI是一种隔离物体，常用来隔离元件，防止元件之间发生直接接触），使得细胞和电极触发相隔，形成细胞和外界电极的电场。

4、t把膜片仪的一对导电电极通过钳电表，接入阻抗表，测量细胞表面电位，并利用温度控制器对温度进行控制。

5、t用钳电表把另一对导电电极接入到阻抗表，通过不断改变电极之间的电极电场，通过阻抗表记录细胞胞膜与外界的交流电流，从而获得细胞内和膜上的交流电流。

6、t统计实验结果，并与正常水平进行比较，发现病变细胞的不同表现，以及对细胞内电活动的影响。

南京细胞生物学膜片钳电生理技术原理及步骤
一、细胞外膜片和细胞内膜片的制备
1.细胞外膜片的制备
细胞外膜片是利用钳口将含有细胞的组织切片固定在细胞钳上，然后将细胞钳置于加压室中，通过注射琼脂糖溶液使细胞膜断裂，形成一个单层的细胞外膜片。

2.细胞内膜片的制备
细胞内膜片是用钳子夹住针管，在针管尖端吸附一定量的细胞，然后通过细胞外翻的方式，将细胞膜破裂形成膜片。

二、记录膜片的电生理信号
1.录制膜片的电容和电流信号
将膜片连接到电极放大器上，对其进行电容和电流的校正。

然后，通过施加正、负压力，改变膜片与电极间的距离，观察膜片的电容变化和电流响应。

2.记录膜电位
将膜片的电流输出与参考电极连接到电压放大器上，调整放大倍数，记录膜电位的变化。

可以通过施加不同电压刺激或应用药物来观察膜电位的变化。

3.记录离子通道电流
将膜片连接到电流放大器上，并设置相关的电压施加和记录参数。

通
过对膜片施加一系列电压脉冲，记录膜片上的离子通道电流，可以得到离
子通道的开放和关闭状态。

4.测量膜电容
将膜片连接到电容测量装置上，通过施加交流电压，测量膜片的电容。

膜电容可用于估计膜片的面积和电荷密度等参数。

总结：
南京细胞生物学膜片钳电生理技术通过制备细胞外膜片和细胞内膜片，以及记录膜片的电生理信号来研究细胞膜的电生理特性。

该技术可以用于
研究细胞膜的电容、离子通道电流和膜电位等重要指标，为了解细胞膜的
功能和离子通道调控提供了重要的方法。

湖州细胞生物学电生理膜片钳研究方案
湖州细胞生物学电生理膜片钳研究方案的问题包括：
1. 研究目的是什么？
该方案旨在探究细胞膜电生理学特性，包括离子通道、受体和转运蛋白的功能及其调控机制。

2. 研究方法是什么？
该方案主要采用膜片钳技术，通过在单个细胞的膜面上形成微小孔洞，以记录细胞膜电位变化，同时也可以在孔洞上附着离子通道蛋白或其他膜蛋白，进行蛋白的电生理学实验。

3. 研究对象是什么？
该方案可用于研究各种类型细胞的膜电位及离子通道功能，例如心肌细胞、神经元、平滑肌细胞、免疫细胞等。

4. 研究可能带来的意义是什么？
通过深入探究细胞膜电生理学特性，可促进对细胞内分子信号转导及神经传递等
基础生命现象的理解。

同时，该方案对分子药理学、离子通道药物筛选以及药理学安全性评价等方面具有广泛应用前景。

膜片钳电生理
膜片钳电生理是一种用于研究膜电位和离子通道功能的实验技术。

它可以通过将玻璃或石英毛细管与细胞膜相接触，并创建一个控制环境以测量和控制细胞膜电位的微小电流。

该技术通常用于研究神经元、心肌细胞或其他细胞类型的电生理特性。

它可以测量膜电位的变化，或者通过应用不同的电压或药物来观察离子通道的活性和性质。

膜片钳电生理可以提供关于细胞膜电位和离子通道的详细信息，包括离子通道的开放概率、离子通道的电流特性以及膜电位的稳定性。

这对理解细胞膜在神经传导和心肌收缩等生理过程中的作用非常重要。

然而，膜片钳电生理需要高度技术化的实验操作和专业知识。

它需要使用复杂的实验设备，并且对实验环境和细胞样本的处理要求非常严格。

因此，它通常是由经验丰富的研究人员在专门的实验室中进行的。

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。

收稿日期:2000-2-29作者简介:康华光(1925～),教授文章编号:1000-6974(2000)03-0155-06[膜片钳技术(一)] 本讲座介绍现代电生理研究的基本方法———膜片钳技术,共分四讲,内容包括:细胞电生理与膜片钳技术,单通道和全细胞记录技术,细胞分泌活动的实时监测技术以及细胞内钙离子浓度的测量和钙信号。

全讲座由武汉华中理工大学生物物理与生物化学研究所康华光教授组织撰写和定稿。

—编者—细胞电生理与膜片钳技术康华光华中理工大学生物物理与生物化学研究所　(湖北,武汉,430074) 提要　本讲座介绍细胞电生理的基本知识及其基本方法。

包括细胞的简单结构、细胞膜的化学组成和生物电信号的产生机制。

膜片钳技术是现代电生理研究的基本方法,它涉及实验系统的组建和实验过程中的关键技术。

关键词　细胞电生理;生物电信号;膜片钳技术 中图分类号:Q6-33 文献标识码:ACellular Electrophysiology and Patch Clamp TechniqueKANG Hua -guangHuazhong University of Science and Technology Abstract The fundamentals of cellular electrophysiology and its basic method are described here .The simplyfied structure of the cell ,the chemical constitutes of the membrane ,and the mechanism of the bioelectric signal generation are in -cluded .The patch clamp is the fundamental methodology in modern electrophysiology research .It is closely related to the construction of the laboratory setup and the key technique in experimental procedure . Kdy Words cellular electrophysiology ;bioelectric signal ;patch clamp technique 细胞是动物和人体的基本组成单元。

细胞电生理学基本原理与膜片钳技术细胞电生理学是研究细胞内外电流、电压变化以及与生物学功能的关系的学科。

而膜片钳技术则是细胞电生理学中最重要的实验技术之一，用于测量细胞膜上离子通道的电流。

细胞电生理学的基本原理是通过测量细胞膜上的电位变化来研究细胞内外离子的分布和运动。

细胞膜是由脂质双层组成的，其中包含了各种离子通道和离子泵，这些离子通道和泵的开闭状态会导致细胞内外离子浓度的变化，从而产生电位的变化。

膜片钳技术是一种高精度的电生理记录技术，通过将玻璃微电极与细胞膜紧密接触，形成一个微小的隔离空间，从而可以测量细胞膜上的电位变化。

膜片钳技术主要包括两种形式：全细胞膜片钳和单通道膜片钳。

全细胞膜片钳技术是将玻璃微电极与细胞膜上的一个小区域接触，通过控制微电极与细胞膜的紧密接触程度，形成一个微小的隔离空间，从而可以记录到整个细胞膜上的电位变化。

全细胞膜片钳技术可以用来研究细胞内外离子浓度的变化、离子通道的活性以及细胞内外离子的转运等。

单通道膜片钳技术是将玻璃微电极与细胞膜上的某一个离子通道接触，通过控制微电极与细胞膜的紧密接触程度，形成一个微小的隔离空间，从而可以记录到单个离子通道的电流变化。

单通道膜片钳技术可以用来研究离子通道的电导率、选择性以及开闭状态等。

膜片钳技术的关键是保持微电极与细胞膜的紧密接触，这需要一定的技术和经验。

在进行膜片钳实验时，需要注意控制微电极与细胞膜的距离、微电极的阻抗以及细胞膜的稳定性等因素，以确保记录到准确的电位变化或电流变化。

膜片钳技术的应用非常广泛。

它可以用来研究离子通道的结构和功能，揭示离子通道与各种生物学功能的关系。

比如，通过记录钠通道的电流变化，可以研究神经细胞的兴奋性和抑制性传递过程；通过记录钾通道的电流变化，可以研究细胞的稳定性和兴奋性调节等。

膜片钳技术还可以用于药物筛选和药理学研究。

通过记录离子通道的电流变化，可以评估不同药物对离子通道的影响，从而筛选出具有特定药理作用的药物。