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膜片钳系统的电学噪声、机械震动、机械漂移的分...(四)

2020.7.27

3.2.2 检查所有的机械连接。

我们可以抓住探头轻微尝试在所有方向上来回快速移动。如果手指感觉到细微的卡拉声,说明系统某处有松动。另一个测试是轻轻敲打显微镜并观察电极尖端,如果电极过分颤动,表明问题来自固定微操的平台。

3.2.3 检查探头和电极夹持器。

我们卸下探头,将玻璃电极直接固定在微操上,可检查电极尖端是否漂移。我们根据经验判断,大多数漂移都是探头和电极夹持器导致的。为了消除施加负压的胶皮管对夹持器的应力,需要选择尽可能软且轻的加胶皮管并固定在探头或悬挂以消除重力的影响。Axon公司早期的探头HL-1/2使用的是无螺纹固定的夹持器,固定依靠锥形特弗隆插头和插座的摩擦力,在多次使用后,摩擦引起特弗隆变形而使这种连接变得不稳定。Axon后来改进的HL-U,使用了螺纹连接,但旋上HL-U时切忌过分用力紧固,否则特弗隆螺纹的缓慢松弛会导致严重的漂移。HEKA公司的夹持器非常稳定。HEKA使用了一个优质BNC插头来固定夹持器到探头上。这种连接配合紧密,机械稳定性非常好。HEKA还加长了螺帽,并在螺帽中插入了一个圆柱,该圆柱可以精确引导和固定两个O型圈,以消除在夹持器内的电极移动。第三个在金属针尾端的O型圈可以防止整个夹持器相对BNC插座的移动,该设计还保证了当施加负压时,不会引起电极移动。

3.2.4 检查电缆的应力。

我们需要确保微操各个轴能够全程平滑移动,这可以检查微操驱动器是否工作正常,移动轴有没有阻碍。要保证所有电缆是自由放置的,没有给微操施加作用力。更换电极时,微操和探头电缆都有明显扭动,这会产生剩余应力,当这些应力慢慢释放时就会导致漂移。如果观察到的漂移在几分钟内有几个微米,漂移可能就来自电缆应力。我们可将微操电缆盘成柔软的大圈环,并使所有电缆在微操直线运动和旋转运动范围内都是松软的。在微操运行时,电缆不能被挤压拉伸。我们还可以将所有的电缆都垂直支持悬挂在微操的中心线上方,可以最小化应力。

4. 小结

本文主要讨论了膜片钳记录系统中的电学噪声和机械干扰问题。我们仔细分析了各种干扰的来源,并给出了许多有效的解决措施。这是我们近些年来安装调试多套HEKA和Axon系列膜片钳系统的经验总结。我们的分析结论和处理方法,对于国内许多膜片钳实验室进一步优化系统,具有参考价值。膜片钳单通道记录对低噪声、低震动和低漂移的要求是非常高的,因此本文对于常规电生理记录系统,也具有一定参考意义。

参 考 文 献

[1]  E Neher ,B Sakman. The Patch Clamp Technique. Sci . Amer . ,1992 ,Mar :44 ~51

[2]  Rivka Sherman-Gold,, The Axon Guide for Electrophysiology Techniques, Axon Instruments, Inc.,1993,19-23.

[3]  周专,康华光.膜片钳系统的噪声分析[J ] ; 中国生物医学工程学报,1992 ,11(2) :128 - 137.

[4]  康华光.细胞电生理与膜片钳技术[J ];  中国医疗器械杂志, 2000, 24 (3) : 155- 160.

[5]  娄雪林,周专.康华光单通道和全细胞记录技术[J]; 中国医疗器械杂志, 2000, 24(4): 221- 226.

[6]  Axon,  Axopatch200B_manual_Rev_D, 2001, Specifications, 103-105.  

[7]  Axon,  MultiClamp700B_manual_Rev_C, 2004, Specifications, 141-146.  

[8]  HEKA , Low-Noise Recording, Heka EPC10_manual, 2003,  66-68.  

[9]  Pipette Drift Sources and Solutions for Patch Clamp Recording Experiments,  Burleigh  Instruments , Inc. Application Note

[10] Richard A, Rae, JamesL, Low-Noise PatchClamp Techniques. Methods Enzymology. 1998, 293:218-266

[11]  F.Sachs., A Low Drift Micromanipulator Holder, European Journal of Physiology 1995, 429:434-435.

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