膜片钳技术原理与基本操作
膜片钳使用规则
膜片钳使用规则一、工作原理：1.膜片钳是一种可以直接观察单一的离子通道蛋白质分子对相应离子通透难易程度等特性的一种实验技术。
其基本原理是用一个尖端光洁，直径约为0.5~3um 的玻璃微电极同神经或肌细胞的膜接触而不刺入，然后在微电极另一端开口处施加适当的负压，将与电极尖端接触的那一小片膜轻度吸入电极尖端的纤细开口，这样在这一小片膜周边与微电极开口处的玻璃边沿之间，会形成紧密的封接，其电阻可达数个或数十个千兆欧，这实际上把吸附在微电极尖端开口处的那一片膜同其余部分的膜在化学上完全隔离出来，由微电极记录到的电流变化只同该膜片中通道分子的功能状态有关。
如果在这一小片膜中只包含了一个或少数几个通道蛋白分子，那么通过微电极测量出的电流，就是某种带电离子经由开放的单一通道蛋白质分子进行跨膜移动的结果。
二、操作步骤：1.打开总电源。
2.依次打开电脑、显微镜、监视器、微操、放大器。
3.打开PULSE软件，在E盘建立自己的文件夹。
4.灌注玻璃电极并排空气体。
5.装上玻璃电极，浸入液面并调至视野范围。
6.点击set-up，将增益调为0.5，点Auto，记录电极电阻。
7.封接细胞，若上G，提起或吸破细胞。
8.依次点击on-cell，whole-cell补偿。
9.选定In-out或whole-cell模式进行实验。
10.用毕请关闭仪器，并切断总电源。
三、注意事项：1.每天做实验前请用清水拖地，以防尘埃、静电伤害机器。
2.拉制仪使用前需预热15-30min。
3.银丝电极及地线发白时，请先用砂纸轻微打磨，再浸入新鲜的次氯酸钠溶液镀氯化银，如果银丝电极30min未变黑，则考虑更换次氯酸钠。
4.先开放大器，后开软件；先关软件，后关放大器。
5.非必须用到汞灯时请不要打开汞灯电源，打开后至少需1个小时才可关闭。
6.在放大器打开时绝对不能用手、金属物品或其它导电的物品接触电极丝（包括地线），在取放细胞片时请关闭放大器。
7.向玻璃微电极灌注内液时切勿灌太多（1cm左右为适），以防液体进入银丝底部增加噪声。
膜片钳使用规则
膜片钳使用规则一、工作原理：1.膜片钳是一种可以直接观察单一的离子通道蛋白质分子对相应离子通透难易程度等特性的一种实验技术。
其基本原理是用一个尖端光洁，直径约为0.5~3um 的玻璃微电极同神经或肌细胞的膜接触而不刺入，然后在微电极另一端开口处施加适当的负压，将与电极尖端接触的那一小片膜轻度吸入电极尖端的纤细开口，这样在这一小片膜周边与微电极开口处的玻璃边沿之间，会形成紧密的封接，其电阻可达数个或数十个千兆欧，这实际上把吸附在微电极尖端开口处的那一片膜同其余部分的膜在化学上完全隔离出来，由微电极记录到的电流变化只同该膜片中通道分子的功能状态有关。
如果在这一小片膜中只包含了一个或少数几个通道蛋白分子，那么通过微电极测量出的电流，就是某种带电离子经由开放的单一通道蛋白质分子进行跨膜移动的结果。
二、操作步骤：1.打开总电源。
2.依次打开电脑、显微镜、监视器、微操、放大器。
3.打开PULSE软件，在E盘建立自己的文件夹。
4.灌注玻璃电极并排空气体。
5.装上玻璃电极，浸入液面并调至视野范围。
6.点击set-up，将增益调为0.5，点Auto，记录电极电阻。
7.封接细胞，若上G，提起或吸破细胞。
8.依次点击on-cell，whole-cell补偿。
9.选定In-out或whole-cell模式进行实验。
10.用毕请关闭仪器，并切断总电源。
三、注意事项：1.每天做实验前请用清水拖地，以防尘埃、静电伤害机器。
2.拉制仪使用前需预热15-30min。
3.银丝电极及地线发白时，请先用砂纸轻微打磨，再浸入新鲜的次氯酸钠溶液镀氯化银，如果银丝电极30min未变黑，则考虑更换次氯酸钠。
4.先开放大器，后开软件；先关软件，后关放大器。
5.非必须用到汞灯时请不要打开汞灯电源，打开后至少需1个小时才可关闭。
6.在放大器打开时绝对不能用手、金属物品或其它导电的物品接触电极丝（包括地线），在取放细胞片时请关闭放大器。
7.向玻璃微电极灌注内液时切勿灌太多（1cm左右为适），以防液体进入银丝底部增加噪声。
上海细胞生物学膜片钳电生理技术原理及步骤
上海细胞生物学膜片钳电生理技术原理及步骤细胞生物学是研究细胞结构、功能和生理过程的学科，而膜片钳电生理技术是细胞生物学中的一种重要技术手段。
本文将介绍上海细胞生物学膜片钳电生理技术的原理及步骤。
一、原理膜片钳电生理技术是一种用于研究细胞膜离子通道的技术。
其原理是利用玻璃微管制成的膜片钳，将其吸附在细胞膜上，形成一个微小的封闭空间，即膜片钳。
通过在膜片钳上施加一定的电压，可以控制细胞内外液体的离子浓度，从而研究细胞膜离子通道的电生理特性。
二、步骤1. 制备膜片钳制备膜片钳需要用到玻璃微管，将其拉制成细长的管状，然后用火烧制成膜片钳。
制备好的膜片钳需要经过严格的检测，确保其质量符合要求。
2. 细胞培养需要选取适合的细胞进行培养，一般选择小鼠神经元或人类癌细胞等。
细胞需要在培养皿中进行培养，保证其生长繁殖。
3. 细胞贴壁将培养好的细胞移植到实验室制备好的培养皿中，让其自然贴壁。
贴壁后的细胞需要进行一定的处理，如加入酶类物质，使其膜片变得柔软。
4. 制备膜片钳将制备好的膜片钳放置在细胞膜上，通过吸附的方式将其固定在细胞膜上。
制备好的膜片钳需要经过严格的检测，确保其质量符合要求。
5. 施加电压通过在膜片钳上施加一定的电压，可以控制细胞内外液体的离子浓度，从而研究细胞膜离子通道的电生理特性。
在施加电压的过程中，需要注意控制电压的大小和时间，以避免对细胞造成损伤。
6. 数据分析通过对实验数据的分析，可以得出细胞膜离子通道的电生理特性，如离子通道的开放概率、电导率等。
这些数据可以为后续的研究提供重要的参考。
上海细胞生物学膜片钳电生理技术是一种重要的细胞生物学研究手段，通过制备膜片钳和施加电压等步骤，可以研究细胞膜离子通道的电生理特性，为细胞生物学研究提供了重要的工具和方法。
膜片钳技术及其应用
膜片钳技术可以用于研究细胞信号转导过程中离子通道和受体的变 化，了解信号转导的机制。
细胞功能调控的研究
膜片钳技术可以用于研究细胞功能调控的机制，例如细胞兴奋性的 调节和细胞内离子浓度的变化。
04 膜片钳技术的优势与局限 性
膜片钳技术的优势
高灵敏度
细胞无损
膜片钳技术具有高灵敏度，能够检测单 个离子通道的活动，从而提供关于细胞 膜电位和离子通道功能的重要信息。
膜片钳技术可以在保持细胞完整性的 情况下进行实验，不会对细胞造成严 重损伤或干扰细胞的正常功能。
实时监测
膜片钳技术可以对细胞膜电位进行实时 监测，从而了解离子通道的动态变化， 有助于深入理解细胞生理和病理过程。
膜片钳技术的局限性
1 2 3
实验条件要求高
膜片钳技术需要高精度的实验设备和条件，包括 低温、低噪声和低阻抗等，这增加了实验的难度 和成本。
03
04
05
膜片钳放大器
微操纵器
细胞培养皿或显 微镜载玻片
电极溶液
细胞内和细胞外 灌流液
用于放大细胞膜电信号， 提高信号的检测灵敏度。
用于精确控制电极的移动 ，以便在细胞膜上定位和 进行膜片钳实验。
用于培养和固定细胞，以 便进行膜片钳实验。
用于填充电极，以保持电 极的湿润和导电性。
用于维持细胞内外环境的 稳定，并排除干扰实验的 物质。
03
在单细胞水平上研究细胞信号转导和离子通道功能，深入了 解细胞生理和病理过程。
膜片钳技术与其他技术的联合应用
结合光学成像技术，利用膜片钳技术对神经元电生理特性进行同时监测和成像，实现多参数的同时测 量。
与基因编辑技术结合，利用膜片钳技术对特定基因表达的离子通道进行功能研究，深入了解基因与离子 通道的关系。
常州细胞生物学膜片钳电生理技术原理及步骤
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。
膜片钳技术
膜片钳技术1、膜片钳技术原理膜片钳技术是用玻璃微电极吸管把只含1-3个离子通道、面积为几个平方微米的细胞膜通过负压吸引封接起来，由于电极尖端与细胞膜的高阻封接，在电极尖端笼罩下的那片膜事实上与膜的其他部分从电学上隔离，因此，此片膜内开放所产生的电流流进玻璃吸管，用一个极为敏感的电流监视器（膜片钳放大器）测量此电流强度，就代表单一离子通道电流。
膜片钳的基本原理则是利用负反馈电子线路，将微电极尖端所吸附的一个至几个平方微米的细胞膜的电位固定在一定水平上，对通过通道的微小离子电流作动态或静态观察，从而研究其功能。
膜片钳技术实现膜电流固定的关键步骤是在玻璃微电极尖端边缘与细胞膜之间形成高阻密封，其阻抗数值可达10～100 GΩ(此密封电阻是指微电极内与细胞外液之间的电阻)。
由于此阻值如此之高，故基本上可看成绝缘，其上之电流可看成零，形成高阻密封的力主要有氢健、范德华力、盐键等。
此密封不仅电学上近乎绝缘，在机械上也是较牢固的。
又由于玻璃微电极尖端管径很小，其下膜面积仅约1 μm2，在这么小的面积上离子通道数量很少，一般只有一个或几个通道，经这一个或几个通道流出的离子数量相对于整个细胞来讲很少，可以忽略，也就是说电极下的离子电流对整个细胞的静息电位的影响可以忽略，那么，只要保持电极内电位不变，则电极下的一小片细胞膜两侧的电位差就不变，从而实现电位固定。
膜片钳技术的原理图[51]Rs是与膜片抗阻串联的局部串联电阻（或称入路阻抗），Rseal是封接阻抗。
RS通常为1~5MΩ，如果Rseal高达10GΩ以上是成为Ip/I=Rseal/(Rs+Rseal)-1。
此Ip可作为I~V转换器（点线）内的高阻抗负反馈电阻（Rf）的电压下降而被检测出。
实际上这是场效应管运算放大器（A1）的输出中包括着膜电阻成分，这部分将在通过第二级场效应管运算放大器（A2）时被减掉。
本实验采用的是全细胞记录模式。
全细胞记录构型(whole-cell recording)高阻封接形成后，继续以负压抽吸使电极管内细胞膜破裂，电极胞内液直接相通，而与浴槽液绝缘，这种形式称为“全细胞”记录。
上海细胞生物学膜片钳电生理技术原理及步骤
上海细胞生物学膜片钳电生理技术原理及步骤上海细胞生物学膜片钳电生理技术原理及步骤
一、技术原理
膜片钳电生理学是一种利用膜片平板钳技术来研究细胞内电位
变化和影响细胞内电位的因素的技术。
它可以报道细胞内电位的变化情况，探索细胞的内源性和外源性电位协调机制，研究细胞内电位的调节机制，进而研究细胞内信号转导的机制。
二、实验步骤
1. 膜片制备
（1）将管测仪清洗干净，加入约5ml测定液；
（2）以低浓度药剂去除细胞内的Chloride离子等离子混合物，准备独立的Chloride离子作为探针；
（3）用手注入细胞膜片，将药剂和Chloride离子完全混合；
（4）用滤纸将药剂Wash掉，每次100ul，用重力将它们从滤纸上吸附下来；
（5）将除在管中的细胞膜片送入实验箱中，将其安装在膜片平板钳中；
（6）将管测仪的开关打开，按照软件的指示准备好实验。
2. 测量
（1）定时对每个膜片进行测量，以获取膜片电流的变化；
（2）记录细胞内电位的变化情况；
（3）观察膜片电流在不同条件下的变化趋势。
3. 数据处理
（1）将测量的数据记录在Excel表中；
（2）按照分析要求，对原始的测量数据进行处理；
（3）计算出每个膜片的平均电位和标准差，并将结果可视化；
（4）根据测量的电位，探究细胞内的电位调节机制。
4. 实验结果分析
根据实验结果，进行定量分析，研究细胞内电位的变化、比较不同药剂对电位变化的影响，以及探究细胞内信号转导的机制。
南京细胞生物学膜片钳电生理技术原理及步骤
南京细胞生物学膜片钳电生理技术原理及步骤
南京细胞生物学膜片钳电生理技术是一种用于测量细胞膜电位和离子通道电流的重要技术。
其原理是利用微细玻璃针在单个细胞的膜上形成一个微小的穴孔，通过这个穴孔可以控制细胞膜内外的离子流动，并进行电位和离子电流的记录和分析。
具体步骤如下：
1. 准备工作：制备膜片钳装置，选择合适的细胞类型和培养条件。
2. 制备膜片：用注射器吸取一小块细胞培养皿上的细胞外液，然后把这个液珠吹到一块膜片上，用细胞外液倒置技术制备成一个密封的膜片。
3. 固定细胞：将选择的细胞放置在一支玻璃管内，用吸管吸入细胞培养液，使其浸润整个玻璃针。
4. 形成穴孔：在细胞膜上选定一个穴孔位置，将玻璃管快速向下移动，从而在细胞膜上形成一个穴孔。
5. 测量电位：将电极引入穴孔，通过随时间变化的电势变化来记录细胞膜的电位。
6. 测量电流：通过光学放大器将细胞膜内外离子的电流信号放大并记录下来。
需要注意的是，南京细胞生物学膜片钳电生理技术需要高超的技术和经验，操作方法需要谨慎，以保证实验结果的可靠性。
徐州细胞生物学膜片钳电生理技术原理及步骤
徐州细胞生物学膜片钳电生理技术原理及
步骤
徐州细胞生物学膜片钳电生理技术是一种用于研究细胞膜离子通道的高精度技术。
该技术可以通过测量细胞膜上的离子通道电流来研究离子通道的特性和功能。
下面将介绍该技术的原理和步骤。
原理：
徐州细胞生物学膜片钳电生理技术是一种利用微细玻璃管制作的膜片钳，将其与细胞膜贴合，形成一个微小的密闭空间，然后通过电极记录细胞膜上的离子通道电流的技术。
该技术可以测量离子通道的电流和电压，从而研究离子通道的特性和功能。
步骤：
1. 制备膜片钳：将微细玻璃管拉制成细管，然后用火烧制成膜片钳。
制备好的膜片钳需要在显微镜下进行检查，确保其质量符合要求。
2. 细胞培养：将需要研究的细胞培养在培养皿中，待细胞生长到一定程度后，用胰酶等酶类将细胞从培养皿中剥离出来。
3. 细胞贴附：将剥离出来的细胞放在培养皿中，待其贴附在培养皿底部后，用吸管将细胞吸到膜片钳上。
4. 形成膜片：将膜片钳与细胞膜贴合，形成一个微小的密闭空间。
然后用吸管将细胞内的液体抽出，形成一个膜片。
5. 记录电流：将电极插入膜片钳中，然后将电极连接到电压放大器上。
通过电压放大器可以放大细胞膜上的离子通道电流，从而记录下离子通道的电流和电压。
徐州细胞生物学膜片钳电生理技术是一种高精度的技术，可以用于研究细胞膜上的离子通道。
该技术需要制备膜片钳、培养细胞、贴附细胞、形成膜片和记录电流等步骤。
通过该技术可以深入了解离子通道的特性和功能，为研究细胞生物学提供了重要的工具。
福州细胞生物学膜片钳原理及步骤
福州细胞生物学膜片钳原理及步骤
福州细胞生物学膜片钳是一种用于研究细胞膜电生理学的实验技术。
它的原理是利用玻璃微管制成的膜片钳，将细胞膜钳住，形成一个微小的电容器，然后通过电极对细胞膜进行电刺激，记录细胞膜电位变化，从而研究细胞膜的离子通道和转运蛋白等功能。
福州细胞生物学膜片钳的步骤如下：
1. 制备膜片钳。
将玻璃微管拉制成细长的管状，然后用火烧制成一个小孔，形成一个膜片钳。
制备好的膜片钳需要经过精细的调试，以确保其能够稳定地夹住细胞膜。
2. 培养细胞。
选择需要研究的细胞，进行培养和处理。
通常需要将细胞培养在培养皿中，使其生长到一定密度和状态。
3. 制备细胞悬液。
将培养好的细胞用生理盐水等缓冲液洗涤，然后用胰酶等酶类消化剂将细胞分离成单个细胞，制备成细胞悬液。
4. 夹住细胞膜。
将制备好的膜片钳放置在细胞悬液中，调整其位置和角度，使其夹住一个单个的细胞膜。
夹住细胞膜的过程需要非常小心和精细，以避免损伤细胞膜。
5. 记录细胞膜电位变化。
将电极插入细胞悬液中，接触到细胞膜上的电极点，然后进行电刺激，记录细胞膜电位变化。
通过改变电刺激的强度和频率，可以研究细胞膜的离子通道和转运蛋白等功能。
福州细胞生物学膜片钳技术具有高灵敏度、高分辨率和高可控性等优点，可以用于研究细胞膜的离子通道、转运蛋白、受体和信号转导等功能，对于深入理解细胞生物学和生理学等领域具有重要意义。
南通细胞生物学脑定位膜片钳原理及步骤
南通细胞生物学脑定位膜片钳原理及步骤
南通细胞生物学脑定位膜片钳是一种常用的神经元电生理学技术，用于记录神经元膜电位变化。
其原理是将一根细玻璃管制成的电极（称为钳子）通过吸管连接到一个真空泵，使得细玻璃管内的压力降低，从而形成一定的负压，将细玻璃管吸附在神经元膜上。
通过调节钳子的压力和位置，可以控制膜片的稳定性和密封性，从而记录神经元膜上的电位变化。
步骤如下：
1. 制备膜片：将一块薄而透明的玻璃片放在热板上加热软化，然后用拉伸器拉成一根细玻璃管。
将细玻璃管切成一段长度约为1-2毫米的膜片。
2. 制备钳子：将一根金属丝固定在一根玻璃管上，然后将金属丝弯成一定形状，形成钳子。
3. 连接吸管：将钳子通过吸管连接到真空泵上。
4. 定位：将制备好的膜片放在显微镜下，找到一个合适的神经元，然后用钳子轻轻吸附在神经元膜上。
调节钳子的压力和位置，使膜片稳定并密封。
5. 记录电位变化：将电极连接到放大器上，记录神经元膜上的电位变化。
6. 结束实验：实验结束后，将钳子从神经元膜上取下，将膜片丢弃。
总之，南通细胞生物学脑定位膜片钳技术需要精细的制备和操作，能够准确记录神经元膜上的电位变化，对于神经元的功能研究具有重要意义。
合肥细胞生物学电生理膜片钳原理及步骤
合肥细胞生物学电生理膜片钳原理及步骤
合肥细胞生物学电生理膜片钳是一种实验技术，用于研究细胞膜的离子转运和通道功能。
具体原理及步骤如下：
原理：
膜片钳分为两种：内破式和外破式。
内破式膜片钳是使用吸管吸引细胞，通过内破细胞膜来接触细胞内部，外破式膜片钳则是通过压力控制膜片和细胞膜的接触。
步骤：
1. 实验者需要制备一些玻璃膜片，并涂上一层细胞贴壁剂，使其变得亲水。
2. 首先，需要生长细胞并将其放入培养皿中，保证其在适当的环境下生长。
3. 实验者使用一个钳子将一块膜片夹在微调杆上，并将其移动以接近细胞膜。
4. 然后，使用一个微小的吸孔将膜片吸附在细胞上，使其吸附在膜片上。
5. 实验者会给膜片和细胞提供一些膜平衡液，帮助膜片更容易地接触到细胞膜。
6. 接下来，实验者会通过调节电路并施加微小电压来观察膜片和细胞膜的交互
作用。
7. 在观察的过程中，实验者可以通过一个耳机来听到来自膜片上的信号。
8. 最后，实验者便可以分析信号并弄清楚细胞膜中的离子转运和通道功能。
细胞生物学膜片钳成像原理及步骤
细胞生物学膜片钳成像原理及步骤细胞生物学膜片钳成像原理及步骤一、原理膜片成像（Scanning Microscopy，SEM）是一种用于显微检查固体样品的技术，使用一种叫做钳成像的方法，利用电子观察技术，能够非常精确地检查出样品表面的细节。
膜片成像是一种无损的分析技术，在不改变样品的基本结构的情况下，能够提供样品表面的细节信息。
它可以用来分析各种类型的样品，如生物样品，体外器官分析，单分子活性等。
膜片成像的基本原理是向观察样品表面施加一个电子束，使样品表面上结构被激发产生电子。
这些电子被检测器收集，然后通过计算机技术构建出电子图像，以显示样品的结构和尺寸等相关信息。
二、步骤1、准备工作：样品的放置在膜片成像的过程中，需要先将样品放置到检测器上，一般采用分子偶合的方式将样品固定在检测器上。
然后，需要使用原子力显微镜将样品放置到指定的位置，以确保样品结构在检测器中的正确放置。
2、检测：电子束施加及电子探测经过样品放置后，接下来就要进行检测了。
此时，需要将电子束施加到检测样品表面上，使得样哮表面的结构被激发产生电子。
这些电子被检测器收集，并通过计算机技术构建出电子图像，以显示样品的结构和尺寸等相关信息。
3、分析：数据处理经过电子探测后，需要对检测的数据进行合理的处理，来进行深入的分析。
检测后的电子图像可以用于分析样品表面的特征。
此外，还可以通过梯度图像确定样品表面的几何特征，以及一些其他特征，以确定样品的结构。
4、报告：分析结果报告接下来就是针对样品检测后的数据进行分析，分析得出的结论最终会写成报告，提供给客户或者相关的研究机构。
这样客户就可以根据报告中的数据，对样品的结构、特征和性能等进行深入的分析，从而给出优化方案。
膜片钳技术原理及相关基本知识
膜片钳技术可以用于研究内分泌系统的电生理特性，了解激素分泌的 调节机制。
其他领域的应用
肿瘤学研究
膜片钳技术可以用于研究肿瘤细胞的 电生理特性，了解肿瘤的发生和发展 机制。
免疫学研究
膜片钳技术可以用于研究免疫细胞的 电生理特性，了解免疫反应的调节机 制。
THANKS
感谢观看
膜片钳技术可以用于药物筛选， 快速筛选出具有潜在治疗作用的 药物。
膜片钳技术可以用于研究药物对 离子通道的影响，了解药物的副 作用和不良反应。
生理学领域的应用
心血管系统研究
膜片钳技术可以用于研究心血管系统的电生理特性，了解心脏和血 管的电活动和功能。
呼吸系统研究
膜片钳技术可以用于研究呼吸系统的电生理特性，了解呼吸肌的电 活动和功能。
膜片钳技术的应用领域
生理学研究
研究细胞膜离子通道的电生理 特征和功能，揭示生理状态下
细胞膜电活动的规律。
药理学研究
研究药物对离子通道的作用机 制和效果，为新药研发提供实 验依据。
神经科学研究
研究神经元和神经网络的电活 动和信息传递机制，揭示神经 系统的工作原理。
疾病机制研究
研究疾病状态下细胞膜离子通 道的异常变化，为疾病诊断和
数据采集
使用膜片钳系统记录细胞膜 电位变化，通过放大器和记 录器获取数据。
数据筛选
排除异常或噪声数据，确保 数据质量。
数据转换
将原始数据转换为适合分析 的格式，如电压值或电流值 。
数据分析方法
统计分析
对数据进行统计分析，如平均值、标准差、相 关性等。
频谱分析
对数据进行频谱分析，以了解信号的频率成分。
膜片钳技术适用于多种细胞 类型，包括神经元、肌肉细 胞、上皮细胞等，具有广泛 的应用范围。
膜片钳重点技术原理与基本操作
膜片钳技术原理与基本操作1976 年Neher 和Sakmann 建立了膜片钳技术（Patch clamp technique），这是一种以记录通过离子通道旳离子电流来反映细胞膜上单一旳或多数旳离子通道分子活动旳技术。
1981 年Hamill, Neher 等人又对膜片钳实验措施和电子线路进行了改善，形成了当今广泛应用旳膜片钳实验技术。
该技术可应用于许多细胞系旳研究，也是目前唯一可记录一种蛋白分子电活动旳措施，膜片钳技术和克隆技术并驾齐驱给生命科学研究带来了巨大旳迈进动力，这一伟大旳奉献，使Neher 和Sakmann 获得1991 年诺贝尔医学与生理学奖。
一、膜片钳技术旳基本原理用一种尖端直径在1.5~3.0μm 旳玻璃微电极接触细胞膜表面，通过负压吸引使电极尖端与细胞膜之间形成千兆欧姆以上旳阻抗封接，此时电极尖端下旳细胞膜社区域（膜片，patch）与其周边在电学上分隔，在此基本上固定（钳制，Clamp）电位，对此膜片上旳离子通道旳离子电流进行监测及记录。
基本旳仪器设备有膜片钳放大器、计算机、倒置显微镜、示波器、双步电极拉制器、三轴液压显微操纵器、屏蔽防震实验台、恒温标本灌流槽、玻璃微电极研磨器。
膜片钳放大器是离子单通道测定和全细胞记录旳核心设备，具有高敏捷度、高增益、低噪音及高输入阻抗。
膜片钳放大器是通过单根电极对细胞或膜片进行钳制旳同步记录离子流经通道所产生旳电流。
膜片钳放大器旳核心部分是以运算放大器和反馈电阻构成旳电流-电压（I-V）转换器，运算放大器作为电压控制器自动控制，使钳制电位稳定在一定旳水平上。
二、操作环节1.膜片钳微电极制作(1) 玻璃毛细管旳选择：有二种玻璃类型，一是软质旳苏打玻璃，另一是硬质旳硼硅酸盐玻璃。
软质玻璃在拉制和抛光成弹头形尖端时锥度陡直，可减少电极旳串联电阻，对膜片钳旳全细胞记录模式很有利；硬质玻璃旳噪声低，在单通道记录时多选用。
玻璃毛细管旳直径应符合电极支架旳规格，一般外部直径在1.1~1.2mm。
膜片钳技术及应用
膜片钳技术的应用领域
神经科学
研究神经元离子通道与动作电 位的产生和传播，以及药物对
神经元功能影响。
心血管
研究心脏离子通道与心律失常 的关系，以及抗心律失常药物 的作用机制。
药理学
研究药物对离子通道的作用机 制和效果，以及新药的开发和 筛选。
其他领域
膜片钳技术还可应用于内分泌 、免疫等领域，研究相关细胞
利用膜片钳技术，可以研究神经元在长期和短期内的电生理变化，了 解学习、记忆等认知过程的神经机制。
药物筛选与开发中的应用
药物作用机制的研究
膜片钳技术可以用于研究药物对离子通道或受体电流的影响，从 而揭示药物的作用机制。
药物筛选
通过膜片钳技术，可以在细胞或组织水平上快速筛选出具有特定 药理作用的药物候选物。
物或其他因素对细胞膜功能的影响。
03 膜片钳技术的应用实例
神经科学研究中的应用
神经元电活动的记录
膜片钳技术可以用来记录单个神经元在静息状态和刺激下的膜电位 变化，从而研究神经元的兴奋性和电生理特性。
突触传递的研究
通过膜片钳技术，可以记录突触后电位，研究神经递质释放、受体 激活和信号转导等过程。
神经可塑性的研究
在医学诊断与治疗中的应用
疾病诊断
膜片钳技术可用于检测细胞膜离子通道的异常变化，从而对某些 疾病进行早期诊断，如癌症、神经退行性疾病等。
药物研发
通过膜片钳技术可以研究药物对离子通道的作用机制，为新药研发 提供有力支持。
个体化治疗
根据患者的离子通道基因变异情况，膜片钳技术可以为个体化治疗 提供精准的用药建议。
高通量与高灵敏度
通过改进膜片钳技术的设计和材料，有望实现高通量和高灵敏度的检测， 从而能够同时记录多个细胞或同一细胞的不同活动，提高实验的效率和 精度。
心脏电生理技术基础(膜片钳)
膜片钳实验操作技巧
准备工作
细胞处理
操作步骤
准备好玻璃微电极、电极填充
获取目标细胞，如心肌细胞或
将玻璃微电极进入细胞膜，形
液和录音设备。
神经元，进行培养和处理。
成一个密封，调整电极位置，
记录和分析电流。
结论和展望
膜片钳是研究心脏电活动和细胞膜离子通道的重要工具。随着技术的进步，
膜片钳的应用范围将进一步扩大，为心脏病、神经科学和药物研发等领域提
供更多的研究突破。
膜片钳的分类
全细胞膜片钳
内外膜片钳
通过破坏细胞膜，将膜片与细胞内外连接，可
只破坏细胞膜的一侧，可以选择性地记录细胞
以记录到细胞内外的完整电活动。
内或细胞外的电活动。
斜膜片钳
差分膜片钳
将膜片与细胞膜倾斜连接，可以记录到细胞内
通过使用两个膜片钳同时记录细胞内外的离子
部的离子通道电流。
通道电流，可以获得更精确的记录。
心脏细胞的电活动和离子通道功能。
变化，帮助研究神经传递机制。
药物筛选和研发
基因工程研究
膜片钳可以用来评估潜在药物对离子通道的作用，
通过记录细胞膜上的电活动，可以研究基因工程对
帮助药物筛选和研发。
细胞功能的影响。膜片钳的优源自点1优点 高分辨率记录细胞膜上的离子电流；可以精确地控制实验条件。
2
缺点
膜片钳的工作原理
膜片钳使用一根玻璃微电极将电极进入细胞膜，形成一个密封。通过施加负压，使电极与细胞膜贴合，形成一
个高阻抗的接触。然后，通过改变电极与细胞膜之间的电位差，可以测量细胞膜上的离子电流。
研究应用举例
心脏细胞的离子通道研究
膜片钳实验技术入门---基本原理与操作
膜片钳实验技术入门------基本原理与操作关兵才 李国华 刘理望按：本文乃于2003年根据较旧型号的仪器写成，后被《机能实验科学》 （郑先科主编，北大医学版，2006）收入。
因新旧仪器基本原理和操作步骤大同小异，现对原文略作修改和标注，供同学们参考。
【实验目的】1. 了解膜片钳技术的基本原理和操作。
2. 初步学习电压依赖性离子通道电流的基本记录方法。
【实验原理】一、膜片钳技术原理简介膜片钳(patch clamp)是一种主要用于检测细胞膜离子通道活动的电生理技术，按工作方式可区分为电压钳(voltage clamp)和电流钳是最基本的工作方式，即对细胞膜电位进行人为控制，如将膜电位钳制于某一固定水平，或在此基础上再施以阶跃(step)式或斜坡式(ramp)电压刺激，同时记录跨膜电流，从而分析细胞膜通道的活动。
电流钳即人为控制经微电极对细胞进行注射的电流（等于离子通道电流与细胞膜电容电流之和），同时记录膜电位及其变化。
若注射电流为零即常用的零位钳流，用于测量细胞膜静息电位，若注射方波脉冲刺激电流，用于诱发、观测动作电位。
另外，膜片钳技术还常用于观测细胞膜电容, 从而推测分泌细胞的活动情况。
下面主要介绍其电压钳工作方式的基本原理。
（注：在电生理资料中，因通常将细胞外液和记录系统的“地”点相连作为参考点即零电位点，所以电位和电压两个概念经常混用。
）根据膜片钳实验中受检细胞膜的型式（configuration）不同，又可将膜片钳分为全细胞式(whole-cell)、细胞贴附式(cell-attached 或on-cell)、内面朝外式(inside-out)、外面朝外式(outside-out)等四种模式。
(一)全细胞式1．电压钳制和电流记录的实现图9-9为全细胞式膜片钳工作原理示意图。
图9-9 全细胞膜片钳实验原理示意图A1：运算放大器；A2：单倍增益差动放大器；R f：反馈电阻；V p：电极电位（A1反向输入端电位）；V c：A1同向输入端电位；C in：输入端杂散电容；C p：电极电容；Rs：串联电阻；C m：细胞膜电容；R m：细胞膜电阻；E m：细胞膜内在电位(指钳压时的细胞膜诸通道状态决定的内在Goldman-Hodgkin-Katz平衡电位)；V o：A2输出端电位；V-offset：偏移电位补偿电位；C c：用于电容补偿的电容；V c(app)：表观钳制电压即欲施加于受试膜片的电压；图中⊕和表示求和电路将充有电解质溶液的玻璃微电极（glass microelectrode或 recording pipette）利用负压紧密吸附于细胞表面，形成吉欧即千兆欧（109Ω）级高阻封接，进一步对微电极内施加负压、将放大器（以下简称运放）A1在深度负反馈工作状态下的“虚短路（virtual short circuit）”原理实现，即只要A1工作于线性范围内，其反向输入端的电位V p总是等于同向输入端的电位V c，这两个输入端之间虽非短路却类似于短路。
黄山细胞生物学膜片钳原理及步骤
黄山细胞生物学膜片钳原理及步骤黄山细胞生物学膜片钳是一种常用的实验工具，被广泛应用于细胞生物学、生物化学、神经生物学等领域。
本文将从原理、步骤等方面介绍黄山细胞生物学膜片钳。
黄山细胞生物学膜片钳是一种特殊的微型电极，由两个电极组成，一个用于控制电压，另一个用于测量电流。
它的主要原理是利用膜的特殊性质，将细胞膜上的离子通道限制在微小的空间范围内，从而实现对离子通道的精确控制和测量。
步骤1. 制备细胞膜片首先需要从细胞中分离出膜片，可以通过机械或化学方法来实现。
机械法是将细胞用刀切成很小的块，然后用玻璃管吸取细胞块，用力振荡使细胞膜上的离子通道破裂，形成膜片。
化学法则是先用胰蛋白酶等酶类消化细胞表面的蛋白质，再用玻璃管吸取细胞膜，同样用力振荡破裂膜片。
2. 制备膜片钳制备膜片钳需要用到高精度的仪器，包括微型电极、振荡器、高压电源等。
将制备好的细胞膜片放在钳子中间，然后将钳子靠近微型电极，用振荡器振动细胞膜片，使其与电极紧密贴合。
3. 记录离子电流当电极施加电压时，离子通道会被开启，离子开始流动，这时可以通过另一个电极记录电流的大小。
通过改变电极的电压，可以控制离子通道的开闭程度，从而实现对离子通道的控制和测量。
应用黄山细胞生物学膜片钳广泛应用于细胞生物学、生物化学、神经生物学等领域。
它可以用于研究细胞膜上离子通道的特性、离子通道的开闭机制、离子通道的调节机制等。
此外，还可以用于研究神经元的电生理性质、神经递质的释放机制、蛋白质的功能等问题。
总结黄山细胞生物学膜片钳是一种常用的实验工具，通过对细胞膜上离子通道的精确控制和测量，可以研究细胞膜上离子通道的特性、离子通道的开闭机制、离子通道的调节机制等问题。
它在细胞生物学、生物化学、神经生物学等领域有着广泛的应用和重要的作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
膜片钳技术原理与基本操作1976 年Neher 和Sakmann 建立了膜片钳技术（Patch clamp technique），这是一种以记录通过离子通道的离子电流来反映细胞膜上单一的或多数的离子通道分子活动的技术。
1981 年Hamill, Neher 等人又对膜片钳实验方法和电子线路进行了改进，形成了当今广泛应用的膜片钳实验技术。
该技术可应用于许多细胞系的研究，也是目前唯一可记录一个蛋白分子电活动的方法，膜片钳技术和克隆技术并驾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 年诺贝尔医学与生理学奖。
一、膜片钳技术的基本原理用一个尖端直径在1.5~3.0μm 的玻璃微电极接触细胞膜表面，通过负压吸引使电极尖端与细胞膜之间形成千兆欧姆以上的阻抗封接，此时电极尖端下的细胞膜小区域（膜片，patch）与其周围在电学上分隔，在此基础上固定（钳制，Clamp）电位，对此膜片上的离子通道的离子电流进行监测及记录。
基本的仪器设备有膜片钳放大器、计算机、倒置显微镜、示波器、双步电极拉制器、三轴液压显微操纵器、屏蔽防震实验台、恒温标本灌流槽、玻璃微电极研磨器。
膜片钳放大器是离子单通道测定和全细胞记录的关键设备，具有高灵敏度、高增益、低噪音及高输入阻抗。
膜片钳放大器是通过单根电极对细胞或膜片进行钳制的同时记录离子流经通道所产生的电流。
膜片钳放大器的核心部分是以运算放大器和反馈电阻构成的电流-电压（I-V）转换器，运算放大器作为电压控制器自动控制，使钳制电位稳定在一定的水平上。
二、操作步骤1.膜片钳微电极制作(1) 玻璃毛细管的选择：有二种玻璃类型，一是软质的苏打玻璃，另一是硬质的硼硅酸盐玻璃。
软质玻璃在拉制和抛光成弹头形尖端时锥度陡直，可降低电极的串联电阻，对膜片钳的全细胞记录模式很有利；硬质玻璃的噪声低，在单通道记录时多选用。
玻璃毛细管的直径应符合电极支架的规格，一般外部直径在1.1~1.2mm。
内径1mm。
(2) 电极的拉制：分二步拉制。
第一部是使玻璃管中间拉长成一窄细状，第二次拉制窄细部位断成二根，其尖端直径一般在1~5μm，充入电极内液后电极电阻在1~5MΩ为宜。
调节第一步和第二步拉制时加热线圈的电流强度，即可得到所需要的电极尖端直径。
电极必须保持干净，应现用现拉制。
(3) 涂硅酮树酯：记录单通道电流时，为了克服热噪声、封接阻抗噪声及电极浸入溶液产生的浮游电容性噪声，需要在电极尖颈部（距离微电极尖端50mm）的表面薄薄地涂一层硅酮树酯（sylgard），它具有疏水性、与玻璃交融密切、非导电性的特性。
涂完硅酮树酯的玻璃微电极须通过加热的镍铬电阻线圈烘干变固，以防硅酮树酯顺着电极流向尖端而影响千兆封接。
烘干后才能进行热磨光。
(4) 热磨光(heat polish)：一般在玻璃研磨器下对电极尖端进行热磨光，磨光后可使电极尖平滑并烧去过多的硅酮树酯薄膜，有利于千兆封接的形成。
目前大多数实验室在作全细胞模式记录时，不涂硅酮树酯也不进行热磨光，也可形成很好的千兆封接。
(5) 电极液的充灌：目前最常应用的是用注射器反向充灌。
用细长的注射器针头或拉细的聚乙烯胶管从电极尾端插入到电极尖端，再进行灌注。
灌注后电极尖端有少许气泡，排除气泡的方法是用左手拿住电极，尖端向下，用右手轻轻弹击电极，可见气泡徐徐上升直至排除。
电极液不要充灌太满，能与探头的银丝接触上即可，溶液过多会浸入探头支持架致使潮湿而影响实验记录。
2.溶液的组成(1) 电极液：根据记录的电流不同电极液的成分也不同。
基本要求是等张的KCI 溶液，Ca2+浓度为10~100nmol (pCa 7~8)，pH 值7~7.4。
这里介绍一个在全细胞记录模式时，通过改变保持电位，能分别记录到Na+、K+、Ca2+电流的电极液成分(mmol/L)：K Aspartic 49.89，KCI 30.37，KH2PO4 25，HEPES 20.12，EGTA 0.999，KOH 29.95，MgCl2 1，CaCl2 0.2，ATPNa2 6.8。
用KOH 调pH 至7.4。
如果要记录纯的Na+、K+、Ca2+电流，则需要使用相应的工具药。
HEPES（N-2-hydroxyethyopiperazine-N’-2-ethanesulfonic acid，羟乙基哌嗪乙烷磺酸）(2) 细胞外液（浴槽液）：分离细胞和记录电流时应用。
分离神经细胞主要用人工脑脊液（artificial cerebrospinal fluid solution，ACSF），成分（mmol/L）：NaCl 124，KCl 2.5，NaH2PO4 1.25，MgSO4 2.0，CaCl2 2，NaHCO3 26，glucose 10。
该液体需要通以95%O2＋5%CO2混合气体。
如果用HEPES 作缓冲系，则ACSF 的成分如下（mmol/L）：NaCl 140，KCl 2.5，MgCl2 1，CaCl2 1，glucose 25，HEPES 10。
上述溶液的配制均使用去离子水。
3.神经细胞的分离运用膜片钳技术进行电生理学研究需要制备合适的单个细胞作标本，细胞制备的好坏直接影响实验的成功率。
膜片钳实验要求细胞标本具有呼吸活性、耐钙、细胞膜完整、平滑、清洁度高的条件，以利于微电极与细胞膜进行高阻封接。
活性好的细胞在形成全细胞模式后可以保持活性很长时间，足以保证实验的顺利进行。
因此制备好的细胞标本是膜片钳实验的关键第一步。
七十年代以来，出现了许多分离各类细胞的分离技术，但是进行电生理学研究尤其是膜片钳实验多应用酶解分离细胞的方法。
我们实验室曾分离过豚鼠心室肌细胞、大鼠肝脏细胞、大鼠脑皮层神经细胞、家兔肺动脉平滑肌细胞和人脑皮层神经细胞及人心房肌细胞。
这里重点介绍大鼠脑皮层神经细胞的分离技术。
(1) 用30mg/kg 戊巴比妥钠ip 麻醉后，断头开颅取出大脑半球放入冷的人工脑脊液中，轻轻剥离脑膜和血管等纤维组织，然后取脑皮层在人工脑脊液中剪成2mm×2mm 的组织块静止1小时，并通以氧气。
(2) 将脑组织块放入含有protease 16unit/ml ( type Ⅹ, sigma )和protease 2unit/ml (type ⅩⅣ, sigma)的人工脑脊液中，在36℃恒温震荡(60 次/min)水浴中孵育60 分钟左右。
(3) 将组织块取出，反复用人工脑脊液冲洗５次，以彻底清除消化酶，于室温下静止60 分钟并继续通氧，实验前将组织块轻柔吹打后即可分离出单一的神经细胞供实验使用。
4.千兆欧姆封接取一滴细胞液，滴入浴槽中，用人工脑脊液进行灌流，将浮游的死细胞冲走，待细胞贴壁后即可进行封接吸引。
通过PCLAMP 软件或电子刺激器，给予一个20mV，10~50ms的矩形波刺激，当电极进入浴槽溶液时，记录电流的直线变成与矩形波电压脉冲相对应的矩形波曲线，将电极尖轻轻压在细胞膜表面，此时电流曲线的高度变低，给电极以负压吸引，由于电极尖与细胞膜逐渐密接，细胞膜与电极间的电阻逐渐增加，电流曲线逐渐减小直至变成一条直线，则形成了千兆欧姆封接。
5．记录模式根据研究目的选择记录模式，主要有下面叙述的前４种，后３种是依据前４种变更而来的。
(1) 细胞贴附式(cell-attached 或on-cell mode)：千兆欧姆封接后的状态即为细胞贴附式模式，是在细胞内成分保持不变的情况下研究离子通道的活动，进行单通道电流记录。
即使改变细胞外液对电极膜片也没有影响。
(2) 膜内面向外式(inside-out mode)：在细胞贴附式状态下将电极向上提，电极尖端的膜片被撕下与细胞分离，形成细胞膜内面向外模式。
此时膜片内面直接接触浴槽液，灌流液成分的改变则相当于细胞内液的改变。
可进行单通道电流记录。
此模式下细胞质容易渗漏(washout)，影响通道电流的变化，如Ca2+通道的run-down 现象。
(3) 全细胞式(whole-cell mode) 记录：在细胞贴附式状态下增加负压吸引或者给予电压脉冲刺激(zapping)，使电极尖端膜片在管口内破裂，即形成全细胞记录模式。
此时电极内液与细胞内液相通成为和细胞内电极记录同样的状态，不仅能记录一个整体细胞产生的电活动，并且通过电极进行膜电位固定，也可记录到全细胞膜离子电流。
这种方式可研究直径小于20μm 以下的小细胞的电活动；也可在电流钳制(current clamp)下测定细胞内电位。
目前将这种方法形成的全细胞式记录称作常规全细胞模式(conventional whole-cellmode 或hole cell mode)。
(4) 膜外面向外式(outside-out mode)：在全细胞模式状态下将电极向上提，使电极尖端的膜片与细胞分离后又粘合在一起，此时膜内面对电极内液，膜外接触的是灌流液。
可在改变细胞外液的情况下记录单通道电流。
(5) 开放细胞贴附膜内面向外式(open cell-attached inside-out mode)：在细胞贴附式状态下，用机械方法将电极膜片以外的细胞膜破坏，从这个破坏孔调控细胞内液并在细胞贴附式状态下进行单通道电流记录。
用这种方法时，细胞越大，破坏孔越小，距电极膜片越远，细胞因子的流出越慢。
(6)穿孔膜片式(perforated patch mode) 或缓慢全细胞式(slow whole-cell mode)：在全细胞式记录时由于电极液与细胞内液相通，胞内可动小分子能从细胞内渗漏到电极液中。
为克服此缺点，可在膜片电极内注入制霉菌素(nystatin) 或二性霉素Ｂ(amphotericin 使电极膜片形成多数导电性小孔，进行全细胞膜电流记录，故被称为穿孔膜片式或制霉菌素膜片式(nystatin-patch mode)。
又因胞质渗漏极慢，局部串联阻抗较常规全细胞记录模式高，钳制速度慢，故也称为缓慢全细胞式。
(7) 穿孔囊泡膜外面向外式(perforated vesicle outside-out mode)：在穿孔膜片式基础上，将电极向上提，使电极尖端的膜片与细胞分离后又粘合在一起形成一个膜囊泡。
如果条件很好，在囊泡内可保留细胞质和线粒体等，能在比较接近正常的细胞内信号转导和代谢的条件下进行单通道记录。
6. 细胞内灌流方法：细胞内灌流是在全细胞式状态下利用电极内灌流法形成的。
电极内灌流法的装置是由电极固定部、灌流液槽、注入管、流出管、电极记录用琼脂桥所组成。
注入管是用直径2.5 mm 的塑料管经加热拉细制成，使其尖端能插到接近电极的尖顶部。
灌流液槽注满实验用溶液，插入注入管，当千兆封接形成后，由于负压吸引的作用电极内液从流出管流入排液槽的同时，实验用溶液由流入管注入到电极内，电极充满实验用溶液后关闭注入管，完成了液体的交换。