[发明专利]单个藻细胞膜电位、膜电阻的非损伤性测定方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种能同时测量单个藻细胞膜电位和膜电阻的非损伤性测定方法及装置，属于细胞膜电信号分析技术领域。

背景技术

细胞质膜是外源物质诸如药物、毒物、激素等接触最早的靶位，并有多个受体，因此质膜对这些物质的作用特别敏感。故而质膜电生理信号的测定是医学、药理学、病理学、毒理学以及营养吸收和机体的抗逆性等研究领域广泛应用的分析手段。目前，对活细胞膜电位的直接测定与监控，国内外主要采用微电极插入法和膜片钳技术。该类工作需要使用精密的仪表，且操作复杂，须由非常熟练的专家进行。此外，细胞中插入微电极必然降低作为试验对象的细胞的寿命，而组建膜片钳实验系统费用昂贵，试验成本高，普通实验室承担不起，因而其普及受到很大阻力。

近年来，国内外涌现出多种细胞电位测定系统，如细胞电位测定装置、细胞压力和膜电位测定探针、细胞电图仪、亲脂性阴离子荧光探针(DiBAC4)等。其中细胞电位测定装置以矩阵排列的微电极记录细胞放置器中多个细胞的电活动，该系统结构繁杂、干扰因素多、人为误差大，且主要用于细胞团膜电位的测定。细胞压力和膜电位测定探针操作简单，但由于探针尖端刺入被测细胞中，因而造成细胞损伤。细胞电图仪对细胞无损伤或损伤很小，且能瞬时或持续记录细胞电活动和导电性，但该技术只能用于记录贴壁、悬浮培养的动物细胞的电活动。DiBAC4只能反映膜电位改变情况，却无法得出确切的膜电位电压值。因而，大型单细胞膜电位的非损伤性测定存在很大难度。膜同时兼有电阻和电容的符合特征，因此膜电阻和膜电位密切相关，而且均是反映膜电导特性的标志参数，能用一套装置同时测定单细胞的膜电位和膜电阻对研究细胞膜完整性、通透性等重要生理特性有极大意义，而以往的细胞电位测定系统均无法完成无损伤细胞膜电位和膜电阻的同时测定。

发明内容：

本发明所要解决的问题，就是针对上述现有技术的缺点，提供一种单个藻细胞膜电位和膜电阻的非损伤性测定方法和装置，他通过细胞表面技术对轮藻、丽藻等的单个藻细胞膜电位和膜电阻实现连续测定，且不影响藻细胞寿命。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是，一种藻细胞膜电位、膜电阻非损伤性测定方法，包括细胞无损伤固定方法和无损伤采集膜电信号的细胞表面技术。采用凡士林无损伤固定细胞，并制成套管式藻细胞探头；套管上部空隙(参比池)充灌0.1mol·L^-1氯化钾溶液，作为参比液模拟藻细胞内电环境，并导通参比的银/氯化银电极和藻细胞；套管内壁附着铂金电极，与外部脉冲发生仪相连。细胞表面技术通过分别置于参比池和测定池的银/氯化银电极采集藻细胞膜内外电生理信号，外接电极信号仪显示膜电位信号。

一种藻细胞膜电位、膜电阻非损伤性测定装置，包括藻细胞反应装置和电信号显示装置。在藻细胞反应装置中有5对电极固定环和5个可滑动式细胞探头固定架，分别用于固定成对的银/氯化银电极和套管式藻细胞反应探头；此外，还有含电极插孔和细胞探头插孔的平行置于细胞反应装置底部的5个管状测定池，内充灌藻细胞缓冲液。藻细胞膜电信号显示装置为电极信号仪和脉冲发生器集成的多通道电生理信号仪，显示两对应银/氯化银间电势差，即藻细胞膜电位。脉冲发生器通过铂金电极每10-15秒对藻细胞输出脉冲电刺激，根据膜电位和瞬时电流实现藻细胞膜电阻的测定。

本发明有益效果是，同时测定藻细胞膜电位和膜电阻，并对细胞无损伤，且一次能够测定五个平行值，效率高，测量准确，可推广应用于以藻细胞为实验材料的毒理、病理和环境检测等领域。

附图说明

下面结合附图和具体实施方案对本发明作进一步详细说明；

图1是本发明方法之一套管式藻细胞探头

图2是本发明方法之二细胞表面技术应用原理图

图3是本发明测定装置前后剖面示意图

附图标记说明

1、参比池；2、硅胶管；3、有机玻璃管；4、凡士林；5、藻细胞；6～7、银/氯化银电极；8～9、电极固定环；10、滑动式细胞探头固定架；11、测定池；12、多通道电生理信号仪；13、藻细胞缓冲液；14、铂金电极；15、电极信号仪；16、脉冲发生器

具体实施方式

图1是利用本发明方法之一制作套管式藻细胞探头，在硅胶管2内，套有机玻璃管3，有机玻璃管内充满凡士林4用于包埋和封接藻细胞5，硅胶管上端形成的参比池1中充满0.1mol·L^-1氯化钾溶液，藻细胞5头部浸于氯化钾溶液，另一端浸于藻细胞缓冲液13。