專利名稱：一種檢測細胞通道電流的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電生理學(xué)和細胞生物學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，本實用新型涉及一種檢測細胞通道電流的裝置。
背景技術(shù)：
1976年德國馬普生物物理研究所Neher和Sakmann創(chuàng)建了膜片鉗技術(shù)(patchclamp recording technique)。這是一種以記錄通過離子通道的離子電流來反映細胞膜單一的或多個的離子通道分子活動的技術(shù)。膜片鉗技術(shù)的基本原理是用玻璃微電極吸管把只含1-3個離子通道、面積為幾個平方微米的細胞膜通過負壓吸引封接起來，由于電極尖端與細胞膜的高阻封接，在電極尖端籠罩下的那片膜事實上與膜的其他部分從電學(xué)上隔離，因此，此片膜內(nèi)開放所產(chǎn)生的電 流流進玻璃吸管，用一個極為敏感的電流監(jiān)視器(膜片鉗放大器)測量此電流強度，就代表單一離子通道電流。膜片鉗系統(tǒng)是測量單個細胞離子通道最直接、最靈敏的電生理儀器，廣泛應(yīng)用于生理學(xué)、病理學(xué)、藥理學(xué)以及神經(jīng)科學(xué)等領(lǐng)域。它可以記錄低至PA級的單通道電流，記錄到的離子通道的動力學(xué)響應(yīng)可達10μ S的時間分辨率，還可以測量離子通道的開放、關(guān)閉、失活時間常數(shù)等基本屬性。然而現(xiàn)有的膜片鉗系統(tǒng)中，細胞是在玻璃微電極外部與之頂端邊緣形成千兆歐姆的封接，它存在以下不足首先，該膜片鉗系統(tǒng)的應(yīng)用范圍較窄，僅能用于貼壁細胞(包括原代培養(yǎng)的神經(jīng)元、肌肉細胞等)和腦片離子通道的檢測，難以在分散懸浮細胞上應(yīng)用；其次，現(xiàn)有的膜片鉗系統(tǒng)的實驗操作復(fù)雜，需要在顯微鏡下利用顯微操縱器接近單細胞施加負壓以便實現(xiàn)高阻抗封接，因此需要高度專業(yè)化的人員進行操作；再者，現(xiàn)有的膜片鉗系統(tǒng)的數(shù)據(jù)產(chǎn)出較低，滿足不了一些需要觀察大量細胞的實驗的要求，更無法進行高通量篩選等實驗。針對傳統(tǒng)膜片鉗技術(shù)的不足，出現(xiàn)了一種玻璃微管內(nèi)封接的膜片鉗技術(shù)，它是將細胞灌注入玻璃微管內(nèi)，通過抽吸使細胞與電極頂端內(nèi)部形成千兆歐姆的封接。理論上,這種技術(shù)不會使細胞貼壁，因此能夠測量分散懸浮細胞。然而，目前尚沒有適合于上述玻璃微管內(nèi)封接的專用測量裝置。而傳統(tǒng)的膜片鉗系統(tǒng)顯然不適合玻璃微管內(nèi)封接技術(shù)。因此，當且迫切需要一種適合于玻璃微管內(nèi)封接技術(shù)的檢測細胞通道電流的裝置。

實用新型內(nèi)容本實用新型的任務(wù)是提供一種基于玻璃微管內(nèi)封接的膜片鉗技術(shù)的檢測細胞通道電流的裝置。為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型提供了一種檢測細胞通道電流的裝置，包括用于盛放電極內(nèi)液的浴槽杯；所述浴槽杯包括浴槽杯體和浴槽杯蓋，浴槽杯蓋和浴槽杯體密封安裝；所述浴槽杯蓋上設(shè)有玻璃電極接口、放大器探頭接口和負壓接口。[0009]其中，所述玻璃電極接口包括電極嘴、墊圈和電極帽；電極嘴和電極帽相互配合并通過墊圈密封，電極嘴中空，墊圈具有容納玻璃電極的中空通道。其中，所述放大器探頭接口包括插針嘴、插針帽、插針、插針密封管和Ag/AgCl電極；插針嘴中空，插針帽和插針嘴相互配合，插針密封管位于插針嘴中，Ag/AgCl電極一端進入浴槽杯中與電極內(nèi)液接觸，另一端在所述插針密封管中與所述插針的一端密封連接，插針的另一端從插針帽中穿過并插入放大器探頭輸入端。其中，所述檢測細胞通道電流的裝置還包括放大器探頭支架。其中，所述放大器探頭支架包括立柱、橫桿、燕尾卡和支架卡，立柱通過法蘭座安裝在底板上，橫桿通過支架卡安裝在立柱上，橫桿靠近浴槽杯的一端安裝有燕尾卡。其中，所述浴槽杯和放大器探頭支架均固定在金屬底板上。 其中，所述浴槽杯的內(nèi)部空間為漏斗形。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有下列技術(shù)效果I、本實用新型能夠基于玻璃微管內(nèi)封接的膜片鉗技術(shù)實現(xiàn)細胞通道電流的檢測。2、本實用新型能夠高質(zhì)量地記錄細胞通道的電流信號。3、本實用新型的檢測細胞通道電流的裝置便于操作。4、本實用新型的檢測細胞通道電流的裝置成本低。

圖I示出了本實用新型一個實施例中的檢測細胞通道電流的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了本實用新型一個實施例中的浴槽杯的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出了一個定位于玻璃電極頂端的細胞的顯微照片；圖4示出了本實用新型一個實施例中的實測得到的玻璃電極入水時的電流隨時間變化的曲線；圖5示出了本實用新型一個實施例中的實測得到的在完成玻璃電極的內(nèi)封接后的電流隨時間變化的曲線；圖6示出了本實用新型一個實例中對果蠅S2細胞氯通道電流的記錄結(jié)果。
具體實施方式
根據(jù)本實用新型的一個實施例，圖I示出了一種檢測細胞通道電流的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括底板7、分別安裝在底板7上的浴槽杯I和放大器探頭支架8。浴槽杯I用于盛放電極內(nèi)液，并提供玻璃電極接口、放大器探頭接口和負壓接口。放大器探頭支架8用于固定放大器探頭。本實用新型中的放大器均是指膜片鉗放大器，膜片鉗放大器是本領(lǐng)域的公知概念，不再贅述。一個實施例中，所述放大器探頭支架8包括立柱5、橫桿4、燕尾卡2和支架卡3，立柱5通過法蘭座6安裝在所述底板7上。橫桿4通過支架卡3安裝在立柱5上,橫桿4靠近浴槽杯I的一端安裝有燕尾卡2，用于固定放大器探頭。需要說明的是，放大器探頭支架8也可以采用其它結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同型號的放大器探頭，這是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員易于理解的。圖2示出了本實用新型一個實施例中的浴槽杯的結(jié)構(gòu)示意圖。參考圖2，在一個實施例中，所述浴槽杯I包括浴槽杯體101和浴槽杯蓋104，浴槽杯蓋104和浴槽杯體101之間通過鎖緊扣102密封。浴槽杯蓋104上具有玻璃電極接口 113、放大器探頭接口 114和負壓接口 107。玻璃電極接口 113用于玻璃電極的固定，它包括電極嘴105、墊圈112和電極帽106。電極嘴105中空，電極嘴105和電極帽106通過墊圈112密封，墊圈112具有中空通道，玻璃電極可穿過墊圈112，從電極嘴105插入浴槽杯I中與電池內(nèi)液接觸。墊圈112有不同尺寸，以適用于不同外徑(包括但不限于I. lmm、l. 3mm、l. 5mm和I. 7mm)的玻璃電極。放大器探頭接口 114包括插針嘴108、插針帽109、插針110、插針密封管111，螺紋頸圈(圖中未示出，該部件是放大器探頭的一個配件)和Ag/AgCl電極115，其中插針110用于連接放大器探頭和浴槽杯蓋，螺紋頸圈用于固定放大器探頭。具體地，Ag/AgCl電極115 —端進入浴槽杯中與電極內(nèi)液接觸，另一端在所述插針密封管111中與所述插針110密封連接。具體地，所述Ag/AgCl電極115—端穿過插針密封管111進入浴槽杯,另一端90°彎曲與插針110的底面充分接觸。插針110的另一端(頂面)從插針帽109中穿過，插入放大器探頭輸入端，螺紋頸圈卡在插針帽109外圈，將插針帽109擰緊在插針嘴108上，可以擠壓所述插針密封管111使放大器探頭接口密封，通過將螺紋頸圈擰緊而使該部分與放大器探頭連 接。負壓接口 107用于連接給負壓裝置。給負壓裝置可以是注射器。另外，在一個實施例中，底板7采用金屬底板，這樣，浴槽杯I直接固定在金屬底板上，而放大器探頭通過支架也連接到金屬底板上，使得浴槽杯I和放大器探頭可以作為一個整體接地，有利于排除干擾，提高信號分辨率。工作狀態(tài)下，充滿懸浮細胞的玻璃電極和放大器探頭接口 114處的Ag/AgCl電極均置于浴槽杯I的電極內(nèi)液中；放大器探頭通過燕尾卡2固定在放大器探頭支架8上，并且可以360度調(diào)節(jié)探頭方向，這樣可以方便靈活的將放大器探頭與浴槽杯I連接。玻璃電極內(nèi)具有參比Ag/AgCl電極,該參比Ag/AgCl電極和放大器探頭接口 114的Ag/AgCl電極分別與膜片鉗放大器連接，膜片鉗放大器與膜片鉗數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。浴槽杯體101和浴槽杯蓋104之間通過金屬密封扣(鎖緊扣102)密封，玻璃電極接口 113通過電極帽106擰緊，擠壓中間插有玻璃電極的密封墊圈112從而實現(xiàn)密封；通過擰緊螺紋頸圈擠壓包裹Ag/AgCl電極的插針密封管111從而實現(xiàn)放大器探頭端的密封。這樣，整個檢測細胞通道電流的裝置的處于密閉狀態(tài)。在密閉狀態(tài)下，通過負壓接口 107的負壓吸引(例如，可以用軟管連接注射器與浴槽杯蓋上的負壓接口，通過注射器提供負壓)可以將細胞定位在玻璃電極的尖端，從而實現(xiàn)細胞的玻璃微管內(nèi)封接，圖3就示出了一個定位于玻璃電極頂端的細胞的顯微照片。另外，上述玻璃電極接口的設(shè)計在實現(xiàn)有效密封的同時，還可以通過擰下電極帽來方便快速地更換玻璃電極。上述實施例中的這種基于浴槽杯的設(shè)計方案與傳統(tǒng)的膜片鉗系統(tǒng)有很大區(qū)別。傳統(tǒng)的膜片鉗系統(tǒng)中，電池內(nèi)液需要置于玻璃電極內(nèi)，而細胞位于玻璃電極之外。而在本實用新型的上述實施例中，可以將懸浮的細胞置于玻璃電極內(nèi)，電極內(nèi)液置于浴槽杯(即內(nèi)液池)中，內(nèi)置參比Ag/AgCl電極的玻璃電極和連接放大器探頭的Ag/AgCl電極均置于浴槽杯的電極內(nèi)液中，使得電路連通。這種結(jié)構(gòu)不僅能實現(xiàn)懸浮細胞的內(nèi)封接，還使得玻璃電極和放大器探頭Ag/AgCl電極之間能夠保持足夠距離，從而避免二者互相干擾。另外，在一個實施例中，浴槽杯的內(nèi)部空間可設(shè)計成漏斗形，其中下方的柱狀體用于盛放電極內(nèi)液，這樣有利于節(jié)省內(nèi)液的使用量；而上方的類似于倒錐形的空間則可以給玻璃電極和放大器探頭的Ag/AgCl電極插入提供更大的空間，避免二者相互觸碰。玻璃電極可以通過電極拉制儀拉制玻璃毛坯管獲得，材料簡單易得，價格便宜。根據(jù)本實用新型的一個實施例，上述檢測細胞通道電流的裝置與膜片鉗放大器以及膜片鉗數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器一起構(gòu)成檢測細胞通道電流的系統(tǒng)。其中采用美國MolecularDevice公司的Multichlamp 700A放大器作為膜片鉗放大器,采用Molecular Device公司的Dididata 1322A數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器作為膜片鉗數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采用MolecularDevice公司的pClamp 9. O軟件(包括Clampex 9. O和Clamfit 9. O軟件)用于數(shù)據(jù)記錄和分析。玻璃電極使用美國Sutter公司的Sutter P97電極拉制儀制作?；谏鲜鰴z測細胞通道電流的系統(tǒng)進行基于玻璃微管內(nèi)封接的膜片鉗實驗的工作流程如下(I)制備適合于進行內(nèi)封接膜片鉗實驗的玻璃電極將玻璃毛坯管拉制成頂端為錐形的玻璃電極，在玻璃電極內(nèi)沖灌用無血清培養(yǎng)基懸浮的細胞，然后將該玻璃電極裝置于浴槽杯蓋玻璃電極接口內(nèi)，同時玻璃電極內(nèi)置參比Ag/AgCl電極,將玻璃電極插入玻璃 電極接口，電極尖端和電極內(nèi)液接觸，擰緊電極帽，實現(xiàn)密封和電極固定。當放大器探頭連接好后，可以測量出玻璃電極的入水電阻，選用阻值5ΜΩ左右的玻璃電極用于后續(xù)離子通道電流的記錄；圖4示出了一個實測得到的玻璃電極入水時的電流曲線，可以看出該玻璃電極的入水電阻為4. 6ΜΩ。(2)在浴槽杯中注入電極內(nèi)液。(3)固定放大器探頭放大器探頭固定到探頭支架上，將探頭角度和與浴槽杯的距離調(diào)節(jié)至適合于與浴槽杯蓋上放大器探頭接口連接的位置處。(4)連接放大器探頭將浴槽杯蓋上放大器探頭接口上的插針插入探頭輸入端中，用螺紋頸圈固定探頭。(5)連接抽負壓裝置負壓口與抽負壓裝置連接。(6)扣緊密封口以保證浴槽的密封性。(7)利用內(nèi)封接技術(shù)記錄在懸浮條件下的果蠅S2細胞氯通道電流通過施加負壓，使玻璃電極內(nèi)的一個細胞與電極尖端內(nèi)部形成千兆歐姆的封接，此時可通過測量封接電阻的變化來判斷是否已完成細胞與電極尖端的內(nèi)封接，圖5示出了實測得到的在完成玻璃電極的內(nèi)封接后的電流曲線，可以看出其中電阻已達到I. 256Ω，證明封接已完成。(8)封接完成后，再通過施加脈沖負壓將細胞膜打破，形成全細胞記錄模式,最后得到S2細胞的氯通道電流。上述所說的步驟(1、7、8)中的電阻檢測、電流檢測采用Clampex 9. O軟件完成?？梢钥闯?，基于上述實施例，可以方便地將各類細胞懸浮后通過電極加液器加入玻璃電極內(nèi)，并完成在玻璃電極內(nèi)的內(nèi)封接操作，因此本實用新型的適用范圍不局限于貼壁細胞，只要能夠分散懸浮的細胞均可適用于本實用新型的檢測細胞通道電流的裝置。圖6示出了一個實際測試中對果蠅S2細胞氯通道電流的記錄結(jié)果。容易看出，所記錄的電流平穩(wěn)噪聲少，顯示出裝置對電流信號的高質(zhì)量記錄效果。最后，上述的實施例僅用來說明本實用新型，它不應(yīng)該理解為是對本實用新型的保護范圍進行任何限制。而且，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以明白，在不脫離上述實施例精神和原理下，對上述實施例所進行的各種等效變化、變型以及在文中沒有描述的各種改進均在本專利的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種檢測細胞通道電流的裝置，其特征在于，包括用于盛放電極內(nèi)液的浴槽杯；所述浴槽杯包括浴槽杯體(101)和浴槽杯蓋(104)，浴槽杯蓋(104)和浴槽杯體(101)密封安裝；所述浴槽杯蓋(104)上設(shè)有玻璃電極接口( 113)、放大器探頭接口( 114)和負壓接口(107)。
2.按權(quán)利要求I所述的檢測細胞通道電流的裝置，其特征在于，所述玻璃電極接口(113)包括電極嘴(105)、墊圈(112)和電極帽(106);電極嘴(105)和電極帽(106)相互配合并通過墊圈(112)密封，電極嘴(105)中空，墊圈(112)具有容納玻璃電極的中空通道。
3.按權(quán)利要求I所述的檢測細胞通道電流的裝置，其特征在于，所述放大器探頭接口(114)包括插針嘴(108)、插針帽(109)、插針(110)、插針密封管(111)和Ag/AgCl電極(115);插針嘴(108)中空，插針帽(109)和插針嘴(108)相互配合，插針密封管(111)位于插針嘴(108)中，Ag/AgCl電極(115)—端進入浴槽杯中與電極內(nèi)液接觸，另一端在所述插針密封管(111)中與所述插針(110)的一端密封連接，插針(110)的另一端從插針帽(109)中穿過并插入放大器探頭輸入端。
4.按權(quán)利要求I所述的檢測細胞通道電流的裝置，其特征在于，所述檢測細胞通道電流的裝置還包括放大器探頭支架(8 )。
5.按權(quán)利要求4所述的檢測細胞通道電流的裝置，其特征在于，所述放大器探頭支架(8 )包括立柱(5 )、橫桿(4 )、燕尾卡(2 )和支架卡(3 )，立柱(5 )通過法蘭座(6 )安裝在底板(7)上,橫桿(4)通過支架卡(3)安裝在立柱(5)上,橫桿(4)靠近浴槽杯(I)的一端安裝有燕尾卡(2)。
6.按權(quán)利要求4所述的檢測細胞通道電流的裝置，其特征在于，所述浴槽杯(I)和放大器探頭支架(8)均固定在金屬底板上。
7.按權(quán)利要求5所述的檢測細胞通道電流的裝置，其特征在于，所述浴槽杯的內(nèi)部空間為漏斗形。
專利摘要本實用新型提供一種檢測細胞通道電流的裝置，包括用于盛放電極內(nèi)液的浴槽杯；所述浴槽杯包括浴槽杯體(101)和浴槽杯蓋(104)，浴槽杯蓋(104)和浴槽杯體(101)密封安裝；所述浴槽杯蓋(104)上設(shè)有玻璃電極接口(113)、放大器探頭接口(114)和負壓接口(107)。本實用新型能夠基于玻璃微管內(nèi)封接的膜片鉗技術(shù)實現(xiàn)細胞通道電流的檢測；能夠高質(zhì)量地記錄細胞通道的電流信號；便于操作且成本低。
文檔編號G01N27/26GK202693661SQ20122030654
公開日2013年1月23日 申請日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月27日
發(fā)明者楊琳, 伍一軍 申請人:中國科學(xué)院動物研究所