膜片鉗實驗中吉歐封接的電極內氣動微壓力控制系統(tǒng).pdf

1、膜片鉗技術作為電生理研究的有力工具,廣泛用于細胞膜離子通道電流的測量、細胞分泌、藥理學、病理生理學、神經(jīng)科學、腦科學、細胞生物學與分子生物學研究以及植物細胞的生理研究等.在膜片鉗實驗中,吉歐封接的形成是至關重要的步驟,一般通過控制電極與電極夾持器內腔氣體壓力來完成.目前通常是以人工吹吸來進行,主要存在以下問題:用人工吹吸得到氣體壓力值憑的是經(jīng)驗值,無法精確計算;人工吹吸提供的負壓不能穩(wěn)定持續(xù),封接中往往會因為負壓不足而對細胞再次進行吸附

2、,影響封接的質量和效率;人工吹吸方法無法實現(xiàn)膜片鉗實驗吉歐封接的自動控制,難于實現(xiàn)后續(xù)膜片鉗實驗的自動控制和對細胞的高通量檢測.本文介紹了一種膜片鉗實驗中吉歐封接的電極內氣動微壓力控制系統(tǒng).重點分為三個部分,第一部分對微壓力控制系統(tǒng)的氣動控制壓力、流量的計算進行了深入的分析和研究,這是微壓力控制系統(tǒng)的基礎,并根據(jù)這個基礎選用參數(shù)適合的氣動元件.第二部分從控制電路設計角度出發(fā),分別介紹各個部分電路的具體參數(shù),以及整個系統(tǒng)的比例積分(PI,

3、Proportion Integral)控制;最后進行電路的開環(huán)測試和系統(tǒng)的閉環(huán)測試.第三部分則運用該系統(tǒng)在膜片鉗實驗中進行壓力控制,實現(xiàn)吉歐封接.對大鼠胰腺β細胞進行封接實驗,給電極內施加0.5 kPa正壓入液時,電極電阻平均為5.04 MΩ;貼附細胞膜表面后電極電阻均值為5.44 MΩ;將電極內壓力從正壓轉變?yōu)?3.5 kPa負壓左右,并使微玻璃電極內電位變化由-40mV到-90mV,結果顯示平均封接電阻達到2.98 GΩ.將此結果