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跳动心脏细胞的电压测试仪

2019-10-01 17:02:06 • 来源：

科学家们首次成功地在收缩的心肌细胞膜通道中记录了电流。为此，科学家将原子力显微镜与一种广泛用于测量细胞中电信号的方法相结合。

跳动心脏细胞的电压测试仪

电脉冲在人体细胞中起重要作用。例如，神经元利用这些冲动沿其分支传递信息，而身体也利用它们来控制肌肉的收缩。当特殊的通道蛋白在细胞的外壳中打开时，就会产生冲动，从而使带电的分子(离子)进入或离开细胞。这些蛋白质称为离子通道。自1970年代以来，研究人员可以使用一种方法来测量这些通道的活性，但是直到现在，这种方法仍主要用于不移动的细胞。苏黎世联邦理工学院的电气工程师和伯尔尼大学的生物学家现在已经进一步开发了该方法，以便他们可以轻松记录运动细胞的活动，例如跳动组织培养皿中的心肌细胞。

现有方法涉及将玻璃移液管抵靠细胞的外膜放置。移液器尖端的开口非常小，使其仅接触细胞表面的一小部分。理想情况下，这种微小的细胞膜片只有一个离子通道。移液器的内部充满了导电流体和电极，这使得可以测量细胞外部与细胞内部之间的电荷差异(即电势)以及由于活动导致的电势暂时变化在离子通道中。该方法称为膜片钳技术，因为移液管用于夹持细胞膜的膜片。

由苏黎世联邦理工学院生物医学工程研究所的讲师Tomaso Zambelli和伯尔尼大学临床研究系教授Hugues Abriel领导，研究人员现已将这项技术与原子力显微镜结合使用。传感器尖端位于可移动的支架(即所谓的悬臂)上，以扫描微观物体的表面。几年前，研究人员成功地制造了带有内部通道的传感器头，该通道允许计算机控制的分子注入细胞中。ETH分拆Cytosurge目前正在销售这种技术。但是，科学家们通过将微型注射针与电极配合以进行膜片钳测量来继续开发此技术。纳米字母。

膜片钳技术不仅是细胞生物学基础研究的主要方法，而且在新药开发中也经常使用。例如，法律要求制药业是新药批准程序的一部分，以测试这些药是否与离子通道相互作用。阻断离子通道的药物可能会导致患者严重的心律不齐，应不惜一切代价避免使用。

在常规膜片钳技术的情况下，操作员手动将移液管靠着细胞放置;尽管存在自动过程，但其应用受到限制。因此，被测细胞必须具有相同的大小和形状，并且不得移动(就像心脏细胞一样)。

在新方法的情况下，微针由计算机控制，使用原子力显微镜的力测量将其保持在距细胞表面恒定的短距离处。Zambelli解释说：“这使针与细胞之间的接触更加稳定，这使我们可以在更长的时间内进行测量，甚至可以测试移动的细胞。” 因此，研究人员首次成功地测量了跳动的心脏细胞的离子通道中的电势变化。Zambelli说，他也可以想象将其用作开发一种自动方法的基础，该方法可以测试任何细胞，而不论其形状或大小如何。

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