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膜钳片实验

2020.8.17

实验材料 细胞组织

试剂、试剂盒 硅酮树脂电极液

仪器、耗材 膜片微电极滤膜 防震工作台屏蔽罩仪器设备架单色光系统膜片钳放大器刺激器数据采集的设备微操纵器

实验步骤

第一步是分两次拉制,第一次拉长7~10mm,直径小于200μm,在此基础上进行第二次拉制,最终使尖端的直径为1~2μm,两步拉制的目的主要是使电极前端的锥度变大,狭窄部长度缩短,因此可降低电极的串联电阻,也可减少全细胞记录时的电极液透析时间。由于膜片微电极最忌沾染灰尘和脏物,更忌触碰尖端附近部位,所以一般要求在使用前制作。

 

第二步是在电极前端涂以硅酮树脂(sylgard),其目的是为了降低电极与灌流液之间的电容,并形成一个亲水界面。经此处理后,上述电容可由6~8pF减少到1pF以下。硅酮树脂对形成Giga?鄄seals无影响,但可减少本底噪音,对单通道记录很重要。在进行全细胞记录时,不用硅酮树脂也可以得到满意的效果,通常微电极在涂抹硅酮树脂后再进行抛光,但最好是在涂抹后一小时内抛光,否则很难改变电极尖端的形状。

 

第三步是抛光,将电极固定于显微镜工作台上,在镜下将尖端靠近加热丝,当通电加热时,可见电极尖端微微回缩,此时电极变得光滑,且尖端的杂质烧去,得到较干净的表面。从而有利于和细胞膜紧密封接,并在封接后更易保持稳定。

 

电极在实验前要灌注电极液,由于电极尖端较细,因此在充灌前,电极内液要用0.2 μm的滤膜进行过滤。一般电极充灌可分灌尖(tipfilling)和后充(backfilling)两步。灌尖时将电极尖端浸入内液中5s即可,由于毛细作用溶液会进入电极最尖端处,然后从电极后端用细小的聚丙烯注射管插至尖端附近将溶液充至1/4长度,用手指轻轻弹除尖端残留的气泡即可。灌注后的电极电阻一般为2~5MΩ,而全细胞记录则最好在2~3MΩ。

 

3. 膜片钳实验系统 根据不同的电生理 实验要求,可以组建不同的实验系统,但有若干共同的基本部件,包括机械部分(防震工作台、屏蔽罩、仪器设备架)、光学部分(显微镜、视频监视器、单色光系统)、电子部件(膜片钳放大器、刺激器、数据采集的设备、计算机系统)和微操纵器。

 

在大多数膜片钳实验,要求所有实验仪器及设备均具有良好的机械稳定性,以使微电极与细胞膜之间的相对运动尽可能小。防震工作台放置倒置显微镜 和与之固定连接的微操纵器,其他设备置于台外。屏蔽罩由铜丝网制成,接地以防止周围环境的杂散电场对膜片钳放大器的探头电路的干扰。仪器设备架要靠近工作台,便于测量仪器与光学仪器配接。

 

倒置显微镜 是膜片钳实验系统的主要光学部件,它不仅具有较好的视觉效果,便于将玻璃电极与细胞的顶部接触,而且是借助移动物镜来实现聚焦,具有较好的机械稳定性。视频监视器主要是用来监视实验过程中的操作,特别是能将封接参数(如封接阻抗)与细胞的形态对应,以实现良好的封接。

 

膜片钳放大器是整个实验系统中的核心,它可用来作单通道或全细胞记录,其工作模式可以是电压钳,也可以是电流钳。从原理来说,膜片钳放大器的探头电路即I-V变换器有两种基本结构形式,即电阻反馈式和电容反馈式,前者是一种典型的结构,后者因用反馈电容取代了反馈电阻,降低了噪声,所以特别适合超低噪声的单通道记录。由于供膜片钳实验的专用计算机硬件及相应的软件程序的相继出现,使得膜片钳实验操作简便、效率提高。如与EPC-9型膜片钳放大器(内含ITC-16数据采集/接口卡)配套使用的软件PULSE/PULSEFIT,它既可产生刺激波形,控制数据采集,又可分析数据,同时具有用于膜电容监测的锁相放大器,多种软件功能集成于一体


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