[实用新型]细胞内加药装置以及包含该细胞内加药装置的膜片钳实验设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及膜片钳实验技术领域，尤其涉及进行膜片钳实验所用的细胞加药装置。

背景技术

膜片钳技术于20世纪70年代末初步研发，经改进后到80年代初，这种技术逐渐趋于成熟完善。膜片钳技术使人们能够以分子水平对膜离子通道及受体进行深入研究，因而很快得到普遍应用和推广。细胞膜离子通道基本上可以分为两大类，一类是电压依赖的通道，另一类是受体依赖的通道。膜片钳技术能够人为地改变细胞膜电位水平，从而观察跨膜离子电流的变化。而对于受体依赖的通道，则需要改变细胞内和细胞外的成份或组分进行调控。在相关研究中，合理、灵敏的加药方式是实现膜片钳实验预期目的，获得合理实验结果的关键步骤。

根据研究目的不同，膜片钳实验的加药方式主要分为细胞外加药和细胞内加药两种方式。细胞外加药是利用灌注系统将溶解的测试化合物导引至细胞，当细胞浸在测试溶液中时，可进行膜片钳实验测量。细胞内加药则是将某些物质直接导入细胞内部，研究细胞中离子通道的调控机制、胞内信号转导途径、机制及相关的功能调制。

目前，实现细胞内加药通常有两种方法：

一种是二次钳压技术，即在完成第一次膜片钳记录后，将封接电极轻轻提起，脱离开细胞膜。然后，换用另一支含有药品等液体的微电极再次进行封接。实施二次钳压技术时，虽然也可以在同一细胞上比较胞内有或无例如药物存在时对通道或受体功能调制的影响，但由于二次钳压实验操作难度大、成功率低。即使二次钳压成功，但前后两次封接记录的通道电流幅值往往不一致，有时甚至相差很大，因而导致二次钳压技术在实际应用中效果不理想。

另一种是玻璃微电极内插管法，即在膜片钳实验中，在所用的玻璃电极内插入微管，对细胞进行加药。该方法克服了二次钳压技术需要进行二次封接难度大、两次封接前后记录的通道电流幅值差异大的缺点，只需封接一次就可完成多次连续加药刺激，因而取得细胞内加药技术的重大进步。但由于需要通过玻璃微管电极中的微插管进行细胞内加药，所以，玻璃微电极内插管法要求在加药过程中尽量减少对封接稳定性的影响。

《生理学报》2002年4月刊登的一篇文献《通过膜片钳玻璃微电极内插管进行胞内透析》公开了一种用于膜片钳实验的电极夹持器。该电极夹持器是在普通的电极夹持器上增设用于抽吸的侧管，该侧管与夹持器纵轴呈45°角。用2mm钻头相对夹持器纵轴呈45°角地钻通夹持器管壁直通中央官腔，插入一外径为2mm的细钢管，也可用一段长约2cm的20号注射针头，周围密封、固定，以备微插管插入。微插管前端经过135°侧管转角而与Ag-AgCl电极丝平行由夹持器出口端伸出，用于进入细胞内完成加药。由于膜片钳实验对于玻璃电极与细胞封接的稳定性有很高的要求，因而通常需要利用防震台以及其它设备避免任何微小的振动。而该篇文献中公开的这种电极夹持器虽然避免了二次钳压法需要进行两次封接的问题，但是若要进行两次细胞内加药，就需要更换与注射针头连接的注射器，更换注射器就会引起振动，进而影响玻璃电极与细胞封接的稳定性。

此外，中国专利CN2289239Y（授权公告日：1998年8月26日）公开了一种细胞内灌流换液装置。该装置具有电极、电极液贮存、废液收集三部分。电极部分包括常规玻璃电极、氯化银球电极和中央管。电极液贮存部分包括与中央管相通的分管、储液管。废液收集部分包括吸管、监视室、接负压源管、排液管。电极固定头的中央空间开有吸孔和与若干分管相通的通道。分管上所接的硅胶管分别接入装有不同电极液的储液管中。该装置虽然可以不需要二次封接就能够实现多次更换药液，但是将连通储液管的分管与电极夹持器一体设置存在一些导致降低装置公益性的缺点。首先，分管设置在电极夹持器上，增加了制造和加工电极夹持器的复杂程度。其次，由于电极夹持器原本体积很小，这就使得分管的直径不可能很大，同时当加工完成后，如果需要调整分管的直径，也只能重新加工电极夹持器和分管。最后，无论是需要改变分管还是需要改变或更换电极夹持器，都不得不重新加工相对的另一个机构。这降低了装置的公益性，还会导致资源的浪费。此外，将分管直接设置在电极夹持器上，当向细胞内注入药液时，药液的流动会对玻璃电极与细胞封接的稳定性有一定影响。

在膜片钳实验过程中，玻璃电极与细胞接触后通过施加负压，使二者之间形成千兆欧姆以上的高阻抗封接。由于封接形成的接触面极小，导致封接部位对震动特别敏感。同时封接、破膜等所有操作必须在显微镜下完成，对使用人员的专业操作水平和经验要求较高。由此可见，需要一种实施一次封接就能不影响玻璃电极与细胞封接的稳定性地实施多次更换药品的细胞内加药装置，该细胞内加药装置应具备较高的工艺性。

实用新型内容