تکنیک Patch-clamp نامی است که به تکنیک اندازه گیری الکتروفیزیولوژیک گفته می شود. این اجازه می دهد تا جریان های یونی از طریق کانال های جداگانه در غشا plas پلاسما اندازه گیری شود.
تکنیک patch-clamp چیست؟
روش پچ گیره یا روش پچ گیره متعلق به الکتروفیزیولوژی است ، که شاخه ای از نوروفیزیولوژی است که با انتقال الکتروشیمیایی سیگنال ها در سیستم عصبی. با کمک این روش ، می توان مجاری یونی منفرد را در داخل مجسم کرد غشای سلولی از یک سلول بدن این شامل اندازه گیری جریان چند پیکوآمپر است. تکنیک گیره وصله اولین بار در سال 1976 توسط اروین نهر ، بیوفیزیکدان آلمانی و برت ساکمان ، پزشک آلمانی توصیف شد. این دو دانشمند در سال 1991 جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را به دلیل توسعه روش clamp-patch دریافت کردند. بنابراین ، تحقیقات الکتروفیزیولوژیک با استفاده از روش گیره بست کاملاً انقلابی ایجاد شد زیرا امکان مشاهده رفتار الکتریکی در غشا را فراهم می آورد پروتئین ها از فرد مولکول ها. اصطلاح patch از زبان انگلیسی آمده و به معنی "patch" است. این به یک بخش غشایی کوچک در زیر پیپت پچ اشاره دارد ، که به عنوان یک الکترود اندازه گیری استفاده می شود. در طول فرایند اندازه گیری ، پچ غشا ثابت یا بست می شود (برای بستن) به پتانسیل های مشخص شده.
عملکرد ، اثر و اهداف
روش پچ گیره یک روش تجزیه و تحلیل الکتروفیزیولوژیک است. این بر اساس این واقعیت بیولوژیکی است که سلول ها دارای تعداد زیادی منافذ و کانال های یونی هستند. غلظت یا بارهای مختلف یونی در داخل و خارج هر سلول رخ می دهد که به وضعیت فیزیولوژیکی سلول بستگی دارد. لایه دو لایه لیپیدی غشا is قابل نفوذ نیست آب مولکول ها و همچنین یونها. با این وجود ، تبادل ذرات باردار در سراسر کره زمین صورت می گیرد غشای سلولی در فواصل نامنظم دلیل این امر وابستگی ولتاژ کانالهای یونی است. در صورت دستیابی به پتانسیل غشایی خاص ، کانالها طبق اصل "همه یا هیچ چیز" باز می شوند. این دقیقاً همان جایی است که تکنیک بست پچ وارد می شود. به این ترتیب ، یک پیپت اندازه گیری بدون نفوذ به کانال یونی پیش می رود غشای سلولی. به این ترتیب می توان پتانسیل الکتریکی محلی را به طور دقیق تعیین کرد. از جریان نشتی که می تواند نتیجه اندازه گیری را تحت تأثیر قرار دهد ، معمولاً می توان با اتصالات بسیار شدید برق بین لبه پیپت و غشای سلول جلوگیری کرد. روش پچ گیره بر اساس روش گیره ولتاژ است. این تکنیک در دهه 1930 توسط بیوتیک فیزیکدان آمریکایی کنت استوارت کول (1900-1984) برای اندازه گیری جریانهای سالم روی سلولهای عصبی ساخته شد. در گیره ولتاژ ، قرار دادن دو الکترود در یک سلول برای تأمین فرمان یا ولتاژ نگهدارنده صورت می گیرد. در همان زمان ، از الکترود دیگری برای ثبت جریاناتی که در سراسر غشا رخ می دهد استفاده می شود. اگر متخصصان مغز و اعصاب می خواهند در مورد جریان جریان های الکتریکی از مناطق خاص a بدانند سلول عصبی غشایی ، آنها از روش پچ گیره استفاده می کنند. برای این کار آنها از یک پیپت شیشه ای ظریف استفاده می کنند که در خارج سلول قرار دارد. با آسپیراسیون با کمک سرنگ زیر پوستی می توان فشار منفی ایجاد کرد. این روش باعث می شود غشا در محل مربوطه اندکی برآمده شود. فشار منفی اطمینان از اتصال شیشه به غشا را تضمین می کند. این منجر به انزوای الکتریکی لکه غشای کوچک در پیپت از بقیه غشا می شود. برای اندازه گیری جریان های الکتریکی ، متخصصان مغز و اعصاب از تقویت کننده گیره وصله استفاده می کنند. این یک دستگاه اندازه گیری ویژه است. در حالت ایده آل ، دانشمند می تواند با استفاده از دستگاه اطلاعاتی در مورد خصوصیات الکتریکی کانالهای یونی منفرد به دست آورد. کانال های یونی ، به عنوان مثال ، جریان ورودی و خروجی را تنظیم می کنند سدیم یونهایی که بار مثبت دارند ، در سلولهای عصبی قرار دارند. تحقیقات روی سلولهای انسان ، گیاهان یا حیوانات انجام می شود. روش پچ- گیره معمولاً در یک ایستگاه اندازه گیری انجام می شود که شامل دستگاه های مختلف است. روی میز اندازه گیری با لرزش ، قفسی به اصطلاح فارادی قرار دارد که به عنوان سپر الکتریکی عمل می کند. علاوه بر این ، یک میکروسکوپ نوری شامل یک میکروکنترلر برای قرار دادن پیپت پچ در دسترس است. علاوه بر این ، نگهدارنده پیپت به یک پیش تقویت کننده متصل است ، در حالی که نگهدارنده نمونه به یک الکترود حمام متصل است. عملکرد تقویت کننده گیره پچ برای تقویت سیگنال پیش تقویت کننده است. یک مانیتور نیز برای مشاهده DUT و همچنین پیپت پچ ارائه شده است. در اکثر موارد ، یک رایانه و چندین دستگاه ذخیره داده در جدول اندازه گیری نیز موجود است تا ضبط دیجیتال را فعال کند.
خطرات ، عوارض جانبی و خطرات
هیچ خطری در رابطه با روش پچ گیره وجود ندارد. بعنوان مثال ، سلولهای موجود در انسان ، حیوانات یا گیاهان تا قبل از خارج شدن مورد بررسی قرار نمی گیرند. دسترسی محدود به غشای سلولی خارجی بندرت وجود دارد. به همین دلیل ، معمولاً آماده سازی سلولها برای روش بست پچ ضروری است. پس از پر کردن پیپت وصله ، آن را در یک میکروکنترلر می بندند. این به تقویت کننده گیره وصله متصل شده و به آرامی بر روی سلول سالم باقی می ماند. روند را می توان با یک مانیتور یا میکروسکوپ دنبال کرد. در زیر پیپت تکه ای از غشا بنام پچ غشاits نشسته است. فشار منفی ناچیز ایجاد شده در انتهای پشت پیپت ، اتصال قوی بین پیپت و غشا را فراهم می کند. این فرآیند منجر به ایجاد مقاومت الکتریکی بین محلول خارجی و فضای داخلی پیپت چندین گیگا هوم می شود. دانشمندان همچنین از این به عنوان "گیگازئال" یاد می كنند ، كه به شما اجازه می دهد پیكربندی متصل به سلول از روش گیره وصله حاصل شود. جریان عبوری از کانال یونی در پچ نیز به دلیل مقاومت زیاد گیگازالی از طریق محتوای پیپت جریان دارد. یک الکترود متصل به تقویت کننده در محلول پیپت غوطه ور است و اجازه می دهد فعالیتهای کانالهای یونی جداگانه در غشا پچ اندازه گیری شود.