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對單細胞形態與功能關系的研究，將膜片鉗技術與單細胞逆轉錄多聚酶鏈是反應技術結合，在全細胞膜片鉗記錄下，將單細胞內容物或整個細胞（包括細胞膜）吸入電極中，將細胞內存在的各種mRNA全部快速逆轉錄成cDNA，再經常規PCR擴增及待檢的特異mRNA的檢測，借此可對形態相似而電活動不同的結果做出分子水平的解釋或為單細胞逆轉錄多聚酶鏈式反應提供標本，為同一結構中形態非常相似但功能不同的事實提供分子水平的解釋。目前國際上掌握此技術的實驗室較少，我國北京大學神經科學研究所于1994年在國內率先開展。全自動膜片鉗技術采用的標本必須是懸浮細胞，像腦片這類標本無法采用。日本可升級膜片鉗電生理工具全細胞膜片鉗記錄（...

1976年德國馬普生物物理化學研究所Neher和Sakmann在青蛙肌細胞上用雙電極鉗制膜電位的同時，記錄到ACh啟動的單通道離子電流，從而產生了膜片鉗技術。1980年Sigworth等在記錄電極內施加5-50cmH2O的負壓吸引，得到10-100GΩ的高阻封接（Giga-seal），明顯降低了記錄時的噪聲實現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等對該技術進行了改進，引進了膜片游離技術和全細胞記錄技術，從而使該技術更趨完善，具有1pA的電流靈敏度、1μm的空間分辨率和10μs的時間分辨率。1983年10月，《Single-ChannelRecord...

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。離子通道是一種特殊的膜蛋白，它橫跨整個膜結構，是細...

膜片鉗技術是當前研究細胞膜電流及離子通道的蕞重要的技術。從技術層面來解釋的話，膜片鉗技術(patchclamp)是指利用鉗制電壓或者電流的方法(通常為鉗制電壓)來記錄細胞膜離子通道電活動的微電極技術。膜片鉗技術的原理為：使用一個一頭尖一頭粗的錐狀玻璃管，管中設有微電極，管的前列直徑約1.5~3.0μm，通過負壓吸引使前列口與細胞膜形成千兆歐姆級的阻抗封接，前列口內的細胞膜區域與周圍其他區域形成了電學分隔，然后人工鉗制此片區域細胞膜的電位，即可達到對膜片上離子通道電流的監測與記錄。對離子通道功能的研究，主要采用記錄離子通道電流來間接反映離子通道功能。芬蘭細胞膜片鉗離子電流與藥物作用有關的心肌離子...

對單細胞形態與功能關系的研究，將膜片鉗技術與單細胞逆轉錄多聚酶鏈是反應技術結合，在全細胞膜片鉗記錄下，將單細胞內容物或整個細胞（包括細胞膜）吸入電極中，將細胞內存在的各種mRNA全部快速逆轉錄成cDNA，再經常規PCR擴增及待檢的特異mRNA的檢測，借此可對形態相似而電活動不同的結果做出分子水平的解釋或為單細胞逆轉錄多聚酶鏈式反應提供標本，為同一結構中形態非常相似但功能不同的事實提供分子水平的解釋。目前國際上掌握此技術的實驗室較少，我國北京大學神經科學研究所于1994年在國內率先開展。膜片鉗記錄技術與較早的單電極電壓鉗位相比進步了很多，尤其在單離子通道鉗位記錄方面。德國腦片膜片鉗產品介紹目前，...

高阻封接技術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間、空間及電流分辨率，如時間分辨率可達10μs、空間分辨率可達1平方微米及電流分辨率可達10-12A。影響電流記錄分辨率的背景噪聲除了來自于膜片鉗放大器本身外，主要還是信號源的熱噪聲。信號源如同一個簡單的電阻，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，t為溫度，△f為測量帶寬，R為電阻值。可見，要得到低噪聲的電流記錄，信號源的內阻必需非常高。如在1kHz帶寬，10%精度的條件下，記錄1pA的電流，信號源內阻應為2GΩ以上。電壓鉗技術只能測量內阻通常達100kΩ～50MΩ的大細胞的電流，從而不能用常規...

膜片鉗放大器的工作模式;（1）電壓鉗模式∶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，記錄的是諸如通道電流;EPSC;IPSC等電流信號。是膜片鉗的基本工作模式.（2）屯流鉗素向細胞內注入刺激電流，記錄膜電位對刺激電流的反應。記錄的是諸如動作電位，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列邊緣與細胞膜之間形成高阻（10GΩ）密封，使電極前列開口處相接的細胞膜片與周圍環境在電學上隔離，并通過外加命令電壓鉗制膜電位。 在膜電位改變時，在電場的作用下，重新分布導致通道的關閉，同時有電荷移動，稱為門控電流。德國細胞膜片鉗廠家膜片鉗技術的建...

光遺傳學調控技術是近幾年正在迅速發展的一項整合了光學、基因操作技術、電生理等多學科交叉的生物技術。NatureMethods雜志將此技術評為"Methodoftheyear2010"[19]；美國麻省理工學院科技評述（MITTechnologyReview，2010）在其總結性文章"Theyearinbiomedicine"中指出：光遺傳學調控技術現已經迅速成為生命科學，特別是神經和心臟研究領域中熱門的研究方向之一。目前這一技術正在被全球幾百家從事心臟學、神經科學和神經工程研究的實驗室使用，幫助科學家們深入理解大腦的功能，進而為深刻認識神經、精神疾病、心血管疾病的發病機理并研發針對疾病干預和的...

膜片鉗在通道研究中起著重要的作用。膜片鉗技術可以直接觀察和區分單個離子通道電流及其開閉時間，區分離子通道的離子選擇性，同時發現新的離子通道和亞型，在記錄單細胞電流和全細胞電流的基礎上，進一步計算細胞膜上的通道數和開放概率。也可用于研究某些細胞內或細胞外物質對離子通道的開閉和通道電流的影響。同時用于研究細胞信號的跨膜轉導和細胞分泌機制。結合分子克隆和定點突變技術，膜片鉗技術可用于研究離子通道的分子結構與生物學功能的關系。膜片鉗技術也可用于分析藥物對其靶受體的作用位點。例如，神經元煙堿受體是配體門控離子通道，膜片鉗全細胞記錄技術可以通過記錄煙堿誘發電流，直接反映神經元煙堿受體活動的全過程，包括受體...

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。如與EPC-9型膜片鉗放大器（內含ITC-16數據采集/接口卡）配套使用的軟件PULSE/PULSEFIT，它既可產生刺激波形，控制數據采集，又可分析數據，同時具有用于膜電容監測的鎖相放大器，多種軟件功能...

光遺傳學調控技術是近幾年正在迅速發展的一項整合了光學、基因操作技術、電生理等多學科交叉的生物技術。NatureMethods雜志將此技術評為"Methodoftheyear2010"[19]；美國麻省理工學院科技評述（MITTechnologyReview，2010）在其總結性文章"Theyearinbiomedicine"中指出：光遺傳學調控技術現已經迅速成為生命科學，特別是神經和心臟研究領域中熱門的研究方向之一。目前這一技術正在被全球幾百家從事心臟學、神經科學和神經工程研究的實驗室使用，幫助科學家們深入理解大腦的功能，進而為深刻認識神經、精神疾病、心血管疾病的發病機理并研發針對疾病干預和的...

細胞是動物和人體的基本組成單元，細胞與細胞內的通信,是依靠其膜上的離子通道進行的，離子和離子通道是細胞興奮的基礎，亦即產生生物電信號的基礎，生物電信號通常用電學或電子學方法進行測量。由此形成了一門細胞學科———電生理學（electrophysiology），即是用電生理的方法來記錄和分析細胞產生電的大小和規律的科學。早期的研究多使用雙電極電壓鉗技術作細胞內電活動的記錄。現代膜片鉗技術是在電壓鉗技術的基礎上發展起來的。膜片鉗技術是用玻璃微電極吸管把只含1-3個離子通道、面積為幾個平方微米的細胞膜通過負壓吸引封接起來。美國高通量全自動膜片鉗廠家膜片鉗技術原理：膜片鉗技術是用玻璃微電極吸管把只含1-...

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。膜片鉗技術的建立，對生物學科學特別是神經科學是一資有重大意義的變革。芬蘭單通道膜片鉗離子通道電壓鉗的缺點: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...

80年代初發展起來的膜片鉗技術(patchclamptechnique)為了解生物膜離子單通道的門控動力學特征及通透性、選擇性膜信息提供了直接的手段。該技術的興起與應用，使人們不僅對生物體的電現象和其他生命現象更進一步的了解，而且對于疾病和藥物作用的認識也不斷的更新，同時還形成了許多病因學與藥理學方面的新觀點。膜片鉗技術是一種以記錄通過離子通道的離子電流來反映細胞膜單一的或多個的離子通道分子活動的技術。它和基因克隆技術（genecloning）并架齊驅，給生命科學研究帶來了巨大的前進動力。浸溶細胞溶液和微電極玻璃管內的填充液成分對全細胞膜片鉗記錄也是很重要的內容。進口高通量全自動膜片鉗解決方案...

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。如與EPC-9型膜片鉗放大器（內含ITC-16數據采集/接口卡）配套使用的軟件PULSE/PULSEFIT，它既可產生刺激波形，控制數據采集，又可分析數據，同時具有用于膜電容監測的鎖相放大器，多種軟件功能...

膜片鉗在通道研究中的重要作用用膜片鉗技術可以直接觀察和分辨單離子通道電流及其開閉時程、區分離子通道的離子選擇性、同時可發現新的離子通道及亞型，并能在記錄單細胞電流和全細胞電流的基礎上進一步計算出細胞膜上的通道數和開放概率，還可以用以研究某些胞內或胞外物質對離子通道開閉及通道電流的影響等。同時用于研究細胞信號的跨膜轉導和細胞分泌機制。結合分子克隆和定點突變技術，膜片鉗技術可用于離子通道分子結構與生物學功能關系的研究。利用膜片鉗技術還可以用于藥物在其靶受體上作用位點的分析。如神經元煙堿受體為配體門控性離子通道，膜片鉗全細胞記錄技術通過記錄煙堿誘發電流，可直觀地反映出神經元煙堿受體活動的全過程，包括...

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。脂質層電導很低，由于雙分子層的結構特點，形成了細胞的膜...

在大多數膜片鉗實驗，要求所有實驗儀器及設備均具有良好的機械穩定性，以使微電極與細胞膜之間的相對運動盡可能小。防震工作臺放置倒置顯微鏡和與之固定連接的微操縱器，其他設備置于臺外。屏蔽罩由銅絲網制成，接地以防止周圍環境的雜散電場對膜片鉗放大器的探頭電路的干擾。儀器設備架要靠近工作臺，便于測量儀器與光學儀器配接。倒置顯微鏡是膜片鉗實驗系統的主要光學部件，它不僅具有較好的視覺效果，便于將玻璃電極與細胞的頂部接觸，而且是借助移動物鏡來實現聚焦，具有較好的機械穩定性。視頻監視器主要是用來監視實驗過程中的操作，特別是能將封接參數（如封接阻抗）與細胞的形態對應，以實現良好的封接。膜片鉗技術已成為研究離子通道的...

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。玻璃微電極的應用使的電生理研究進行了重命性的變化。芬...

ePatch雖然設備非常小巧，但功能完備，傳統膜片鉗設備能做的實驗，用ePatch幾乎都能做。具有voltage-clamp，current-clamp，zero current-clamp三種模式，自動電極電壓飄移補償，C-fast-C-slow-R-series-P/N補償，Bridge balance補償等功能。可以做全細胞記錄也可以做單通道記錄，膜片鉗技術常做的離子通道電流，突觸后電流，動作電位檢測等實驗都能輕松實現。公司還為此開發了友好的控制和記錄軟件，筆者上手接觸了一下，發現跟AXON的軟件類似，并且程序編輯更為簡單易用。所記錄到的數據可以直接使用Clampfit進行分析，可以說對...

高阻封接技術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間、空間及電流分辨率，如時間分辨率可達10μs、空間分辨率可達1平方微米及電流分辨率可達10-12A。影響電流記錄分辨率的背景噪聲除了來自于膜片鉗放大器本身外，主要還是信號源的熱噪聲。信號源如同一個簡單的電阻，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，t為溫度，△f為測量帶寬，R為電阻值。可見，要得到低噪聲的電流記錄，信號源的內阻必需非常高。如在1kHz帶寬，10%精度的條件下，記錄1pA的電流，信號源內阻應為2GΩ以上。電壓鉗技術只能測量內阻通常達100kΩ～50MΩ的大細胞的電流，從而不能用常規...

光遺傳學調控技術是近幾年正在迅速發展的一項整合了光學、基因操作技術、電生理等多學科交叉的生物技術。NatureMethods雜志將此技術評為"Methodoftheyear2010"[19]；美國麻省理工學院科技評述（MITTechnologyReview，2010）在其總結性文章"Theyearinbiomedicine"中指出：光遺傳學調控技術現已經迅速成為生命科學，特別是神經和心臟研究領域中熱門的研究方向之一。目前這一技術正在被全球幾百家從事心臟學、神經科學和神經工程研究的實驗室使用，幫助科學家們深入理解大腦的功能，進而為深刻認識神經、精神疾病、心血管疾病的發病機理并研發針對疾病干預和的...

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...

把膜電位鉗位電壓調到-80--100mV，再用鉗位放大器的控制鍵把全細胞瞬態充電電流調定至零位（EPC-10的控制鍵稱為C-slow和C-series;Axopatch200標為全細胞電容和系列電阻）。寫下細胞的電容值Cc和未補整的系列電阻值Rs，用于消除全細胞瞬態電流，計算鉗位的固定時間（即RsCc），然啟根據歐姆定律從測定脈沖電流的振幅算出細胞的電阻RC。緩慢調節Rs旋鈕注意測定脈沖反應的變化，逐漸增加補整的比例。如果RS補整非常接近振蕩的閾值，RS或Cc的微細變化都會達到震蕩的閾值，產生電壓的振蕩而使細胞受損。因此應當在RS補整水平寫不穩定閾值之間留有10%-20%的余地為安全。準備資料...

ePatch的設計的一些亮點還包括：可以在軟件中伴隨數據進行實驗記錄，你不用再專門拿一個實驗記錄本了，也不用再擔心本本上記錄的內容找不到對應的數據了，系統會把他們一一對應起來。電壓電流刺激模式的編輯更為傻瓜，眾多的模塊，直接拖拽就可以，還伴隨著示例圖，讓你對你編輯的程序一目了然。實時的全細胞參數估算，包括封接電阻，膜電容，膜電阻等重要參數強大的在線分析功能，包括電壓鉗模式下的I/V graph，event detection，FFT，以及電流鉗模式下的AP threshold detection，AP frequency，AP slope等數據可保存成多種格式，你要是個程序達人，可以支持使用M...

膜片鉗技術的創立取代了電壓鉗技術，是細胞電生理研究的一個飛躍，使得離子通道的研究，從宏觀深入到微觀，使昔日的“肉湯生理學(brothphysiology)”與“閃電生理學(lightningphysiology)”在分子水平上結合起來，使人們對膜通道的認識耳目一新。當前，生理學、生物物理學、生物化學、分子生物學和藥理學等多種學科正在把膜片鉗技術和膜通道蛋白重組技術、同位素示蹤技術和光譜技術等非電生理技術結合起來，協同對離子通道進行較全的研究。不少實驗室已經將基因工程與膜片鉗技術結合起來，把通道蛋白有目的地重組于人工膜中進行研究。設想將合成的通道蛋白分子接種入機體以替換有缺陷和異常的通道的功能而...

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。在細胞膜的電學模型中，膜電容和膜電導構成了一個并聯...

全細胞膜片鉗記錄（whole-cellpatch-clamprecording）是應用*早，也是*廣的鉗位技術，它相當于連續的單電極電壓鉗位記錄，也就是說全細胞記錄類似于傳統的細胞內記錄，但它具有更大的優越性，如高分辨率、低噪聲、極好的穩定性以及能控制細胞內的成分等。全細胞記錄技采測定的是一個細胞內全部**通道的電流，記錄過程中電極的溶液取代了原細胞質的成分。雖然膜片鉗記錄技術與*初的單電極電壓鉗位相比進步了很多，尤其在單離子通道鉗位記錄方面，細胞或腦片的組織選擇及實驗溶液的制備仍然是很重要的步驟。膜片鉗技術已成為研究離子通道的"金標準"。美國單電極膜片鉗蛋白質分子水平電壓鉗技術，是20世紀初...

高阻封接問題的解決不僅改善了電流記錄性能，還隨之出現了研究通道電流的多種膜片鉗方式。根據不同的研究目的，可制成不同的膜片構型。(1)細胞吸附膜片(cell-attachedpatch)將兩次拉制后經加熱拋光的微管電極置于清潔的細胞膜表面上，形成高阻封接，在細胞膜表面隔離出一小片膜，既而通過微管電極對膜片進行電壓鉗制，分辨測量膜電流，稱為細胞貼附膜片。由于不破壞細胞的完整性，這種方式又稱為細胞膜上的膜片記錄。此時跨膜電位由玻管固定電位和細胞電位決定。因此，為測定膜片兩側的電位，需測定細胞膜電位并從該電位減去玻管電位。從膜片的通道活動看，這種形式的膜片是極穩定的，因細胞骨架及有關代謝過程是完整的，...

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。小片膜的孤立使對單個離子通道進行研究成為可能。可升...