Patch clamp

En patch clamp inspelning avslöjar övergångar mellan två ledningsförmåga läge av en endaste jonkanal: Stängt samt öppna.

Patch clamp-tekniken är en laboratorieteknik i elektrofysiologi som tillåter studiet utav enkla alternativt multipla jonkanaler i celler.
Tekniken kan tillämpas på ett enormt antal annorlunda celler, men är särskilt användbar i studiet utav exciterbara celler såsom neuroner, kardiomyocyter, muskelfibrer samt pankreasceller beta.
Men kan oxå begagnas för att studera av bakteriella jonkanaler i i synnerhet framställda jätte sfäroplaster.

Plåster clamp tekniken är en vidareutveckling utav spänningsklämman.

Erwin Neher samt Bert Sakmann utvecklade patch clamp i slutet utav 1970 och början utav 1980-talet.
Denna upptäckt gjorde det möjligt att spela in strömmarna utav enstaka jonkanaler för första gången, visar deras deltagande i grundläggande cellprocesser såsom aktionspotential ledning.
Neher och Sakmann fick Nobelpriset i fysiologi eller medicin 1991 för detta arbete.

Grundläggande princip Cellanslutna patch clamp nyttjar en mikropipett fäst till cellmembranet för tagning från en endaste jonkanal.

Patch clamp tagning används, som en elektrod, en glasmikropipett som har en öppen spets diameter av ca en mikrometer, en dimension innesluter ett område membranyta eller “lapp” som ofta består av bara en alternativt ett fåtal molekyler jon kanaler.

Denna typ utav elektrod är skild från den “skarpa mikroelektroden” som används för att spetsa celler i traditionella intracellulära inspelningar, i det att den förseglats på ytan av cellmembranet, snarare än infört igenom den.
I somliga experiment, är mikropipett spetsen het i en microforge att producera en jämn area som hjälper att alstra en hög motstånd tätning med cellmembranet.

Det invärtes utav pipetten är fylld med en lösning som passar den joniska sammansättningen utav badlösningen, som i fallet utav cell-anslutna inspelning, alternativt cytoplasman för helcells-inspelning.

En klorerad silvertråd placeras i kontakt med denna lösning, och leder ström till förstärkaren.
Utredaren kan ändra sammansättningen av denna lösning eller placera droger för att studera jonkanalerna under olika förhållanden.
Mikropipetten pressas mot ett cellmembran och sug appliceras för att främja bildandet utav en hög motstånd tätning mellan glaset samt cellmembranet (en “gigaohm sigill” eller “gigatätning”, eftersom det elektriska motståndet hos denna tätning är över en gigaohm).

Den höga resistansen hos denna tätning gör det möjligt att elektroniskt isolera de strömmar som mäts över membranplåstret med lite konkurrerande distraktion, därtill att ge en speciell mekanisk fasthet till inspelningen.
Till skillnad från traditionella två-elektrod inspelningar med spänningsklämma använder patch clamp tagning en endaste elektrod för att spela in strömmarna.

Många patch clamp förstärkare använder inte spänningsklämma utan är differentiella förstärkare som nyttjar badelektroden för att nollställa nuvarande nivå.
Detta kan forskaren att hålla spänningen beständig under iakttagande av förändringar i el.
Eller kan cellen vara aktuellt fastklämd i helcells-läge, håller strömmen konstant samtidigt iaktta förändringar i membran spänning.

Variationer

Flera variationer av den grundläggande tekniken kan nyttjas, avhängig på vad forskaren vill studera.
De Inifrån-ut samt utanför ut tekniker heter “utskurna patch”-teknik, eftersom plåstret skärs (bort) från huvuddelen av cellen.

Cell-bunden och bägge utskurna patch tekniker används för att studera beteendet hos enskilda jonkanaler i den andel av membranet som är fäst till elektroden.

Helcell-lapp samt perforerade plåster tillåter forskaren att studera elektriska beteende i hela cellen, i stället för enkanaliga strömmar.
Hel-cell plåster, som möjliggör låg resistans elektrisk access till insidan utav en cell, har idag till enorm del ersatt utav hög motstånd tekniker mikroelektrod tagning för att spela in strömmar över hela cellmembranet.