厂商 仪器 试剂 服务 新闻 文章 视频 高级搜索
当前位置 > 首页 > 技术文章 > 非损伤微测技术与膜片钳技术的主要区别
非损伤微测技术与膜片钳技术的主要区别
点击次数:5368 发布日期:2010-2-24  来源:本站 仅供参考,谢绝转载,否则责任自负
    1976年膜片钳技术的诞生是现代生命科学研究史上的重要事件,两位德国科学家因应用膜片钳技术进行离子通道研究所取得的成就而荣获1991年诺贝尔生理学或医学奖。膜片钳技术对离子通道开闭情况的研究,成为连接生物分子和生物功能研究的重要桥梁,催生了大量高水平研究成果。
 
    但随着膜片钳技术的广泛应用,其许多内在问题也逐步暴露出来。首先,膜片钳技术测量需要通过微电极吸附细胞膜这一过程来实现,操作难度极大,需要实验人员经过长时间训练,而且也严重限制了膜片钳技术检测样品的范围,基本只能用于对生物细胞进行测量。
 
    膜片钳对离子通道的研究具有其他技术不可比拟的优势,但膜片钳技术记录的是电流,对于研究离子跨膜转运,仅仅记录电流有可能造成信息的缺失。研究发现,离子的跨膜转运除离子通道(Ion Channel)外,还有离子载体(Transporter)这一模式,单纯研究离子通道并不能反映离子转运的全部信息。一方面,离子通过载体实现的转运过程往往比较缓慢,产生的电流非常微弱,膜片钳技术记录很困难;更重要的,如果离子“一进一出”或“一阴一阳”进行转运,会造成总体电中性,不产生电流,也就无法被膜片钳技术所记录。同时,对于中性分子的转运过程,膜片钳技术也无能为力。
 
    除此之外,通过膜片钳技术对离子通道开闭的研究来表征生物功能过程对于许多领域而言太过间接、膜片钳实验的吸膜过程对细胞的严重损伤可能严重影响被测数据的真实性等问题都成为诟病膜片钳技术的焦点。
随着生命科学的发展特别是对生物功能与生理机制的研究逐步成为生命科学研究的主流,广大科技工作者迫切需要一种更加全面、直接和方便的离子分子信息表征技术。
 
    1990年,在美国著名的海洋生物学实验室(Marine Biological Laboratory,MBL),非损伤微测技术应运而生。非损伤微测技术采用离子/分子选择性微电极(此微电极为非损伤微测技术专用,不同于膜片钳或其他技术使用的微电极)接近样品而非接触或非侵入的方式进行测量,获得进出样品表面的离子分子浓度、流动速率和流动方向的数值。由于其特有的非损伤性测量方式,非损伤微测技术被测样品范围非常广泛,从生物整体、器官、组织、细胞层、单细胞直到细胞器都可以进行测量。
 
    非损伤微测技术所获得的离子分子流动速率和流动方向信息,不仅反映了生物生理活动的动态过程,同时也是相对总体的信息,如细胞离子分子流动速率信息反映的是细胞膜上若干个离子通道和离子载体或若干个分子转运过程共同作用的结果,组织离子分子流动速率信息反映的是组织上若干个细胞共同作用的结果,不受离子分子转运方式、转运过程是否电中性因素的影响。这使得非损伤微测技术所获得的离子分子流动信息成为表征生物功能与生理机制非常全面与直接的手段。
 
    非损伤微测技术的实验操作主要是显微操作,不涉及吸附细胞膜等复杂操作过程,非常方便快捷,实验人员经简单培训后即可上手。此外非损伤微测技术还具有长时间、多电极、任意路径测量等其他技术难以比拟的优势。
 
    非损伤微测技术的诸多优势和广泛的适用性,使其自诞生以来便获得越来越广泛的应用,为生命科学研究提供全新视角和思路。诸多不同领域的学者应用非损伤微测技术开展研究工作,在《Nature》、《Nature Protocols》、《PNAS》、《Plant Cell》等著名杂志已发表高水平研究论文百余篇。除生命科学领域外,非损伤微测技术也引起材料科学等其他学科科技工作者的兴趣,在这些学科的研究中也取得丰硕成果。
 
    对研究兴趣集中于离子通道的传统生理学家,尽管膜片钳技术是其主要研究工具,非损伤微测技术同样可以使其研究更加深入和丰满。如澳大利亚学者Shabala等2006年发表于《Plant Physiology》的研究论文,以拟南芥为材料,研究胞外Ca2+对NaCl诱导的K+流失的影响。作者用非损伤微测技术测量拟南芥根部和叶片的K+流,发现胞外Ca2+浓度的增加可以有效抑制NaCl诱导的K+流失;对拟南芥根部原生质体进行膜片钳测量,发现胞外Ca2+可以影响细胞膜上的K+通道的通透性。这些工作使本文的研究结果非常丰满,从细胞到器官不同层次清晰阐述了植物相关生理机制。
 
来源:旭月(北京)科技有限公司
联系电话:010-82622628;010-62656315;010-62523549
E-mail:pub@xuyue.net

网友评论 已有[0]人评论
用户名: 密码: 匿名 快速注册 忘记密码
评论只代表网友观点,不代表本站观点。 请输入验证码: 8795
Copyright(C) 1998-2019 生物器材网 电话:021-64160000;13621650000 E-mail:rg999.com