膜片钳玻璃微电极快电容温度特性研究

膜片钳(Patch Clamp)是一种皮安培(pA)级弱电流的测量技术,在基础医学研究中广泛用于细胞电生理记录,如细胞膜电位和离子通道电流的研究等。为了得到准确的离子通道测量结果,需要同时进行微电极的串联阻抗和相关电容补偿。电容补偿包括慢电容补偿和快电容补偿:慢电容源于细胞脂双层,其幅度依细胞大小从几皮法拉(pF)到几微法拉(μF)不等。快电容由玻璃微电极、导线和溶液及接地线等因素决定,幅值在几个皮法拉。一般当微电极完成与细胞的吸附,导线和电极位置确定后,只需在实验前进行一次快、慢电容补偿即可记录到可靠的离子通道电流。但对于伴随溶液温度改变的相关研究来说,细胞浴液的变化是如何影响快电容变化的尚没有报道。本论文在使用膜片钳研究细胞光热效应的实验中,观察到溶液的温升可以改变系统快电容的放电特性。基于此提出了一个考虑温度因素的快电容等效电路,并计算了相关参量变化情况及温度特性。实验数据表明快电容以约0.04 pF/℃的速率随温度增加而增加,而微电极的串联阻抗却随温度增加而减小。进一步分析表明:溶液温度升高对微电极快电容放电时间特性的改变,主要是通过改变微电极内溶液阻抗实现的。这一结果对基于膜片钳技术开展细胞层面的精细温度特性研究有参考意义。