[发明专利]一种离子流速和细胞膜电位同步获取装置与方法

说明书

本发明实施例提供了一种离子流速和细胞膜电位同步获取装置，包括：第一玻璃微电极、第二玻璃微电极、参比电极以及信号处理模块；信号处理模块与第一玻璃微电极、第二玻璃微电极以及参比电极相连；第一玻璃微电极的尖端插入样本的细胞膜内，样本和参比电极浸泡在基液中；第二玻璃微电极的尖端浸泡在所述基液中，第二玻璃微电极内部灌充的电极液离子包括基液的待测离子，第二玻璃微电极的尖端灌注有离子选择生物传感器液态膜，在进行离子流速和细胞膜电位同步采集时，在所述基液中朝任一方向移动。本发明实施例提供的装置，能够实时同步的对离子流速和细胞膜电位信号进行获取，且通过离子流速能过准确反映离子运输过程。

技术领域

本发明涉及生物电子检测技术领域，更具体地，涉及一种离子流速和细胞膜电位同步获取装置与方法。

背景技术

在植物电生理领域发展的一百多年间，由于检测技术的不断更新，对植物电活动的认识逐渐深刻。其中膜片钳与电压钳方法对细胞膜电位变化的离子构成研究起到了巨大的推动作用。

膜片钳技术是用玻璃微电极吸管把只含1-3个离子通道、面积为几个平方微米的细胞膜通过负压吸引封接起来，由于电极尖端与细胞膜的高阻封接，在电极尖端笼罩下的膜事实上与膜的其他部分从电学上隔离，因此，在电极尖端笼罩下的膜内开放所产生的电流流进玻璃吸管，用一个极为敏感的电流监视器(膜片钳放大器)测量此电流强度，就代表单一离子通道电流。

然而，膜片钳技术还存在许多问题，一方面，离子通过载体实现转运过程往往比较缓慢，产生的电流微弱，依靠膜片钳技术难以实时记录细胞膜电位；另外，若包内外离子转运过程中总体呈现电中性，即不产生电流，膜片钳技术也无法反映这种运输过程，故而现在亟须一种能够对离子流速和细胞膜电位同步获取的方法来解决上述问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提出了一种离子流速和细胞膜电位同步获取装置与方法。

根据本发明的一个方面，提供一种离子流速和细胞膜电位同步获取装置，所述装置包括：

第一玻璃微电极、第二玻璃微电极、参比电极以及信号处理模块；

所述信号处理模块的输入端包括正极输入端和负极输入端，所述正极输入端包括第一连接端和第二连接端，所述第一连接端与所述第一玻璃微电极相连，所述第二连接端与所述第二玻璃微电极相连，所述负极输入端连接参比电极；

所述第一玻璃微电极的尖端插入样本的细胞膜内，所述样本和所述参比电极浸泡在基液中；

所述第二玻璃微电极的尖端浸泡在所述基液中，所述第二玻璃微电极内部灌充的电极液离子包括所述基液的待测离子，所述第二玻璃微电极的尖端灌注有离子选择生物传感器液态膜，在进行离子流速和细胞膜电位同步采集时，在所述基液中朝任一方向移动。

其中，所述装置还包括：

电极支架，所述第二玻璃微电极固定于所述电极支架上。

其中，所述装置还包括：

显微镜以及与所述显微镜连接的图像呈现模块，所述显微镜用于观测所述第一玻璃微电极尖端在所述样本细胞膜内的位置，还用于观测所述第二玻璃微电极尖端与所述样品的相对位置，所述图像呈现模块用于将显微镜的观测结果进行显示。

其中，所述信号处理模块包括：

离子流速信号放大单元和膜电位信号放大单元；

所述离子流速信号放大单元用于将所述第二玻璃微电极移动前采集的电位信号以及所述第二玻璃微电极移动后采集的电位信号进行差分放大；

所述膜电位信号放大单元用于对所述第一玻璃微电极采集到的信号进行阻抗转换和差分低倍数放大。