全自动膜片钳系统
自1976年德国马普生物物理化学研究所Neher与Sakmann教授创立膜片钳技术(Patch-Clamp Technique)以来,该技术已成为离子通道功能研究及电生理机制解析的金标准。历经四十载技术迭代,膜片钳技术已从单通道记录模式迈入自动化技术革新阶段。2006年Nanion公司推出的科研级多通道全自动膜片钳系统Patchliner,通过集成微流控芯片与并行记录技术,首次实现单细胞膜电位的高通量动态监测(通量达8通道/次,数据采集频率提升10倍)。2011年进一步问世的工业级高通量全自动膜片钳平台SyncroPatch,则通过384孔板自动化加载及温度控制模块,将药物筛选通量提升至10⁴细胞/日级别,显著推动离子通道靶向药物研发进程。
过去十五年间,上述系统累计发表SCI论文超800篇,其中《Nature》《Science》正刊及子刊收录论文逾百篇,累计被引频次突破5000次。典型应用场景包括:神经科学领域解析TRP通道门控动力学、药理学领域评估hERG通道阻断效应、心血管研究揭示L型钙通道重构机制等。技术演进趋势显示,下一代膜片钳系统正融合光遗传调控与人工智能算法,致力于构建电生理-分子机制关联研究平台,为离子通道疾病机制解析及创新药物发现提供核心工具支持。
01 单通道全自动膜片钳——Port-a-Patch产品特点
自动化:实现细胞捕获、膜片封接及破膜等全实验流程的自动化操作,显著降低人工干预需求,提升实验效率与操作一致性。
简约化:集成化设计摒弃传统膜片钳系统对显微操作系统、微电极拉制仪、防震台及法拉第笼等辅助设备的依赖,优化实验空间配置。
效率高:单通道记录模式下,实验通量较传统手动操作提升5-10倍,单日最大数据采集量可达200个独立细胞记录。
可靠性:标准化操作流程确保实验结果的高度可重复性,封接成功率稳定在85%以上,关键电生理参数(如封接电阻、膜电容)批间变异系数<5%。
经济实惠:微升级试剂消耗体系设计,单次全细胞记录仅需5μl细胞外液及1μl电极内液,显著降低单样本检测成本。
优势:
零技术门槛:图形化操作界面与预设实验协议支持非专业人员快速掌握,无需膜片钳技术专业培训背景。
高芯片封接性能:采用专利微孔芯片技术,可稳定实现封接电阻>1GΩ的全细胞记录模式,确保信号信噪比(SNR)>10:1。
兼容性强:模块化接口设计支持与主流膜电容放大器(如EPC-10、Axon 200B)无缝对接,适配多样化电生理记录需求。
应用范围广:在保留传统膜片钳功能基础上,拓展至亚细胞结构电活动记录(如树突棘、轴突起始段),突破空间分辨率限制。
扩展功能多:提供多通道灌流系统(-40℃至+40℃温控模块、快速溶液切换阀组)、脂质体融合装置及光遗传刺激模块等可选配件,构建多功能电生理研究平台。
应用领域:
- 离子通道门控动力学与构效关系研究
- 心血管系统药物靶点筛选及心脏安全性评价
- 创新药物(如离子通道调节剂、镇痛剂)作用机制解析
- 航空医学领域:模拟微重力环境下细胞电生理特性研究
- 植物逆境生理学:渗透胁迫诱导的离子通道重塑机制探索
02 科研级多通道全自动膜片钳——Patchliner
世界唯一的集成科研级膜电容放大器的多通道全自动电生理平台
技术特点
- 高通量数据采集:单日最大数据产出量达500个独立细胞记录,支持离子通道动力学参数的高通量筛选。
- 多模式记录兼容性:兼容细胞系、原代细胞及肝细胞等异质性样本,支持单通道电流记录与平面脂双层(Planar Lipid Bilayer)重构实验。
- 全流程自动化控制:通过预设实验协议实现细胞捕获、封接、破膜及药物灌流等操作的无人值守运行,标准化流程降低人为误差。
- 跨数量级效率提升:实验通量较传统手动膜片钳提升20-300倍,显著缩短离子通道靶点验证周期。
- 集成化环境控制:内置微升级药物灌流系统(支持8通道独立溶液切换)及Peltier温控模块(-20℃至+40℃),精准模拟生理/病理微环境。
- 学术影响力领先:作为国际期刊引用率最高的多通道膜片钳系统,累计支撑Science、Nature及Cell子刊发表研究论文超200篇。
应用领域
- 离子通道结构药理学:解析电压门控钠通道(Nav1.5)、钙激活氯通道(TMEM16A)等靶点的构效关系及变构调节机制。
- 心血管系统药效评价:评估hERG通道阻断效应及心脏复极化储备,预测药物致心律失常风险(QT间期延长)。
- 植物逆境生理学:研究渗透胁迫(如干旱、高盐)诱导的保卫细胞钾通道(KAT1)重塑机制及信号转导通路。
- 创新药物研发:构建离子通道靶向化合物库,实现早期研发阶段活性分子筛选与剂量-效应关系快速评估。
- 高通量药物筛选:集成机器人工作站后,可完成化合物自动添加、电生理信号采集及IC₅₀值计算,加速先导化合物优化进程。
名称 | 货号 | 规格 |
Nanion全自动膜片钳-单通道 | Port-a-patch | EA |
人CD34+ 细胞富集试剂盒(阴选法) | abs50183-1mL | 1mL |
ClearCell FX1无标记循环肿瘤细胞富集系统 | CBB-F011003 | Devices |
人CD34+ 细胞富集试剂盒(阴选法) | abs50183-2mL | 2mL |