膜片钳放大器的原理说明AXON700B放大器极其相关配件是美国AXON公司制造，该仪器是膜片钳电生理实验的核心必备设备，将细胞或组织内极其微弱的电生理信号进行放大处理，变为可视化信号。该设备并实现信息的采集、统计及相应的处理。应用于生理学、细胞学、神经学等多个领域，帮助人们对各种生理机制进行深入细致的研究，如细胞或神经信号的传导、细胞的分泌及细胞内蛋白的合成运输过程等。该仪器由计算机控制，电压及电流变化范围广，具有各种快慢电容的自动补偿功能，并有灵活多样的信号编辑功能。是目前世界上一流的电生理膜片钳放大器产品。放大器的发明及应用领域1976年Neher和Sakmann建立了膜片钳技术，这是一种以记录通过细胞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。这种技术点燃了细胞和分子水平的生理学研究的革命之火，并使Neher和Sakmann获得1991年度的诺贝尔医学与生理学奖。在欧美等国家，膜片钳已经成为一种标准的电生理仪器，应用从生理、病理、药理到神经科学的广泛领域内，得到各大学、医学院等生命科学研究机构的广泛应用。膜片钳的技术原理膜片钳系统包括两大部分，硬件和软件部分。其中硬件部分包括探头、放大器主机、数字化接口，而软件部分则包括Windows版本的Pclamp10软件。膜片钳技术是利用微玻管电极接触细胞，以千兆欧姆以上的阻抗使之封接，使与电极尖开口处相接的细胞膜的小区域与其周围在电学上分隔，在此基础上固定电位，对此膜片上的离子通道的离子电流进行检测记录。用场效应管运算放大器构成I-V转换器是这个测量回路的核心部分。在常效应管运算放大器的正负输入端子为等电位，向正输入端子施加指令电位时，由于短路负端子以及膜片都可等电位地达到钳制的目的。当膜片微电极尖端与膜片之间形成10G以上的封接时，期间的分流电流达到最小，横跨膜片的电流可100%作为来自膜片电极的记录电流而被测量出来。细胞膜是细胞的重要部分，体现细胞的绝大部分功能。在细胞膜上分布着众多的通道蛋白，这些通道蛋白的开通和关闭以及概率分布反映着细胞的生物学性状。因此，研究这些通道蛋白的离子电流特性极其关键。测量离子电流时，可简单地按欧姆定律考虑：用一根灌注了导电溶液和插入了银丝的玻璃微电极,在微操纵器的调整下,该微电极接触细胞表面，施加一定的电压，测量通过细胞表面的电流。但考虑到细胞级别的单通道电流为pA级别(10-12A)，属于极其微弱的电信号，对干扰极其敏感。因此，测量的主要技术难点在于极微弱信号获取，带宽补偿，快慢电容，串联电阻补偿等方面。其等效电路图如下：功能特点及参数„用单一电极实现电压钳位和微弱电流检测„实质上是一个I-V转换器（I-VConverter)„电阻反馈与电容反馈探头„电阻反馈探头的的电流_电压转换率（测量增益）全细胞记录（WholeCellRecording)：Rf=0.5G,Vout=IpRf=0.5mV/pA单通道记录（SingleChannelRecording)：Rf=0.5G,Vout=IpRf=0.5mV/pA从上面公式看，当反馈电阻Rf=0.5G时，测量增益(放大倍数)为0.5mV/pA，如果我们记录的电流很小时，我们要求的反馈电阻Rf不仅仅是0.5G，而是越大越好，这就要求厂家的生产工艺很高，不是每个厂家都能达到要求！„电压钳位：Vp=Vref膜片钳放大器的组成一、探头(Headstage)探头装配在一个小的封闭壳体中，探头可以方便地安装在微操纵器上，它可以直接与记录微电极相接。它包括一个实现电流--电压转换的灵敏放大器，以及向放大器注入测试信号的元件。探头前端是一根灌注了导电溶液和插入了银丝的玻璃微电极,在微操纵器的调整下,该微电极接触细胞表面.测量通过细胞表面的离子电流.二、主机(Mainunit)主机中包括电源、信号处理电路和所有的控制电路。所有的校正调整部分均在控制器内，包括那些与探头内元件特性相关的校正调整部分。因此，除非进行再校正，否则不同膜片钳放大器系统之间的探头是不能互换的。由于测量的是pA数量级的电流,对干扰,补偿等要求极其苛刻.因此,此类放大器主机属于特种高精密度放大器.三、数字化接口(DigiData)将放大器的模拟信号转换成数字信号,以便计算机进行后续处理于测量.四、实验软件包(Software)用于设计,实施膜片钳实验.包括虚拟的仪器面板,所有补偿均可由软件完成.700B1440ApClamp10马普科学仪器有限公司广州寺右新