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電生理學(xué)和瞬態(tài)離子流分析，包括測量，例如鈉離子通道，它使細胞膜上的神經(jīng)電壓發(fā)生變化。這些實驗的組成部分是細胞信號傳輸。研究人員用來操縱微量移液器的關(guān)鍵但通常是微操作系統(tǒng)。

研究膜上離子流動和由此產(chǎn)生的電勢變化的*簡單方法是在膜的兩側(cè)放置電極。古老和流行的方法是在細胞、神經(jīng)元或其他研究目標(biāo)內(nèi)插入微量移液管；然后相對于位于樣品浸泡的外部緩沖液中的參比電極進行電測量。

根據(jù)電池的類型，電流可能非常?。ㄆぐ驳郊{安范圍）。為了克服噪聲并定量測量電流，使用專門的電路來保持兩個電極之間的設(shè)定電勢差，即箝位電壓差。這通常被選擇為零差，即暫時使膜去極化。當(dāng)膜中的離子通道對膜上電勢的外部誘導(dǎo)擾動做出反應(yīng)時，保持這種差異所需的瞬態(tài)電流被記錄為時間的函數(shù)。

圖1. A)移液管靠近細胞壁。

B)在簡單的“細胞附著”膜片鉗研究中，它被放置在一小塊膜上，并施加吸力以形成不透離子的密封。

C)在一些“由內(nèi)而外”的研究中，移液管被縮回，以“由內(nèi)向外”的配置分離一些膜。

采樣補丁中的通道數(shù)量可以從單個通道到數(shù)百個通道不等。

術(shù)語“膜片鉗”是指*常見的實驗配置，其中微量移液管的孔徑用于定義測試區(qū)域或膜貼片，如圖1所示。低吸力將膜吸入孔中，形成不透離子的密封。通過使用一個非常小的微量移液管孔，可以對含有從單個離子通道蛋白（典型的移液管直徑<0.3μm）到100個離子通道的貼片或膜進行取樣。然后，通過對貼片進行去極化和極化，并觀察表征所研究離子通道的瞬態(tài)電流，可以進行“細胞附著”測量?；蛘撸梢栽黾游σ云茐哪げ⑽锢硪瞥N片進行隔離研究。巧妙的技巧允許從任何一方以所謂的“由內(nèi)而外”或“由外而內(nèi)”的配置進行研究?；蛘?，貼片可以通過抽吸更突然地撕裂，這樣細胞內(nèi)容物和移液管內(nèi)部至少暫時是連續(xù)的。這允許在另一種配置中進行“全細胞”記錄，而不是用移液管/電極插入細胞刺穿膜。

這些基本方法有許多變體，使研究人員能夠靶向細胞內(nèi)膜或測量特定的細胞內(nèi)體積。所有這些都取決于一個或多個移液管電極的jing確XYZ定位。具體而言，它們需要能夠在微米級上精que控制移液管沿其軸向移動，并具有*小的橫向不確定性或誤差。

電生理學(xué)共同先qu安德魯·赫胥黎（Andrew Huxley）的原始實驗是使用全機械顯微操作系統(tǒng)進行的。這是基于撓性結(jié)構(gòu)，通過手動轉(zhuǎn)動精密螺距絲杠來克服金屬撓性結(jié)構(gòu)提供的阻力，從而驅(qū)動移液管支架（通常安裝在所謂的膜片鉗放大器的前級探頭上）來控制位置。這種簡單、久經(jīng)時間驗證的機械撓性結(jié)構(gòu)將適度的分辨率與低成本相結(jié)合。一個典型的商業(yè)例子是Siskiyou的MX300系列，它利用手動驅(qū)動100TPl螺釘和滾珠軸承平移臺，可提供<1μm的分辨率。

圖2.傳統(tǒng)的Huxley-style機械微操作器基于撓性結(jié)構(gòu)，通常包含用于手動調(diào)節(jié)的撥盤狀旋鈕。Siskiyou的模塊化MX310L系統(tǒng)通過在組件頂部安裝低分辨率載物臺提供粗調(diào)，移液管更換由系統(tǒng)底部的旋轉(zhuǎn)載物臺和剛性機械基準(zhǔn)限位裝置支持。

實驗通常在光學(xué)顯微鏡下進行，物鏡下的工作距離通常小于2mm。因此，探頭必xu在非常有限的角度范圍內(nèi)進入樣品。為了在這些限制下實現(xiàn)簡單的探頭/移液管更換，完整的MX310組件包含一個低分辨率的旋轉(zhuǎn)臺，該旋轉(zhuǎn)臺配備有一個剛性（可設(shè)置的）機械限位裝置。這使得探頭可以從實驗位置轉(zhuǎn)動出來，然后以運動學(xué)保真度返回。通過安裝在精密撓性運動系統(tǒng)的頂部的5軸位移臺模塊，可以選擇性地提供粗調(diào)。同樣這些軸也是手動驅(qū)動的，但使用20TPl螺釘。沿著標(biāo)準(zhǔn)移液管軸，*終jie果是20mm的粗調(diào)位移和2mm的精調(diào)位移。

圖3.在電生理學(xué)研究中，顯微鏡物鏡下的有限實驗空間意味著微量移液管電極只能在非常窄的角度范圍內(nèi)引入。

Huxley式的撓性結(jié)構(gòu)主要針對教學(xué)實驗室應(yīng)用進行了優(yōu)化，在這些應(yīng)用中，典型的實驗需要較低的分辨率，并且針對較大的細胞（直徑為50μm至1mm）。與其他微操作器系統(tǒng)相比，MX310具有教學(xué)實驗室所需的堅固耐yong和低成本，盡管設(shè)計有點笨重。

MX310產(chǎn)品特點

? 經(jīng)典Huxley撓性結(jié)構(gòu)設(shè)計

? 100 TPI精密調(diào)節(jié)

? 20 TPI粗調(diào)

? 可固定直徑為3至10 mm的安裝桿

MX310性能參數(shù)

MX310參考圖紙

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