专利名称：一种单个藻细胞膜电位、膜电阻的非损伤性测定装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能同时测量大型藻细胞膜电位和膜电阻的非损伤性测定装置，操作 简单而快速，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，且主要用于多细胞膜电位的测定。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-"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
本实用新型目的在于提供一种可无损伤性测定大型藻细胞膜电位，并同时测量细胞膜电 阻的测定装置。
为实现上述目的，本实用新型釆用以下设计方案构建一种"管套管"式细胞反应探头， 用来无损伤包埋细胞。设计"L"型装置，用于内置细胞反应探头、固定氯化银电极和铂金电 极。非插入式氯化银电极固定于"L"装置上，并与"L"型内壁的细胞反应探头相连接，用 于采集和记录细胞电导信息。脉冲发生器通过铂金电极与细胞反应探头连接，向细胞提供脉 冲电刺激。
细胞反应探头由硅胶管内套有机玻璃管组成"管套管"式装置，其中硅胶管内径略小亍 实验用氯化银电极外径，保证电极能套在硅胶管上；有机玻管外径稍大于硅胶管内径，而其 内径大于细胞直径，保证有机玻璃管和硅胶管之间密封良好，实验过程中无溶液渗入，且细 胞不受挤压损伤置于"管套管"装置。有机玻璃管内充灌凡士林用于细胞的固定和封接，ffiT "f^套管"上端充有标准浓度(0. lmol L—')氯化钾溶液，作为导电溶液并模拟细胞内溶物，
"管套管"上端充有标准浓度(0. lmol 氯化钾溶液，作为导电溶液并模拟细胞内溶物， 导通细胞和固定于"L"型长电极管的氯化银电极。
电极固定单元为含两个电极管的"L"型玻璃装置。两根氯化银电极分别固定于"L"型 玻管的两电极管。长电极管内悬挂细胞反应探头，并存在两个用以固定铂金电极的连接点；
"L"型管内充适量细胞缓冲液，用于保持细胞活性并导通细胞和短电极管中氯化银电极。这 样沿两电极管就由氯化银电极、氯化钾溶液、试验细胞、细胞缓冲液形成导电回路。氯化钾 溶液模拟细胞内电势，通过测量两氯化银电极间电势差即测得藻细胞膜电位。与此同时，与 细胞相连的铂金电极在脉冲发生器的控制下每10_15秒对细胞施加脉冲刺激，这样整个系 统中产生瞬时电流，因此根据膜电位和瞬时电流可以实现细胞膜电阻的测定。
本实用新型的有益效果是，在测量大型藻细胞膜电位的同时，实现藻细胞膜电阻的测定， 并对细胞无损伤或损伤极小，且操作简单，测量准确，可推广应用于以藻细胞为材料的毒理、 病理和环境检测等领域。以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是藻细胞反应探头 图2是本实用新型的应用原理图
图1中，1、标准浓度氯化钾溶液，2、硅胶管，3、有机玻璃管，4、凡士林，5、藻细
胞
具体实施方式
在图1中，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 接实验细胞5，上部硅胶管充有标准浓度氯化钾溶液l，藻细胞5—端浸于氯化钾溶液1，另 一端浸于细胞缓冲液9。
在图2所示实施例中，细胞膜电位信号由氧化银电极6和7采集，氯化银电极6、标准 浓度氯化钾溶液l、实验细胞5、细胞缓冲液9、氯化银电极7形成回路，其间电势差值(藻 细胞膜电位)由电压表8测知。由于细胞仅极小部分浸于氯化钾溶液，形成一微小孤立的膜 片，且该氯化钾溶液模拟细胞内环境，故该膜片段内外离子浓度近相同，则氯化银电极6处 电位E1"0。假设E2为氯化银电极7测量的电位，两电极间电位差AE-E1 —E2，由于El"O, 则AE近似为实验细胞5膜内外电位差，由电压表8测知。
膜电阻信号(厶R)测量时，脉冲发生器11通过两根铂金电极10，对藻细胞施以持续 时间为2 — 3s、大小为2—7nA的直流脉冲(1)，激起的电位差不超过5 —10mV。通过电压表 8测量藻细胞瞬时膜电位(厶E),从而确定细胞膜电阻AR-AE/。
权利要求1、“一种单个藻细胞膜电位、膜电阻的非损伤性测定装置”，其特征包括(1)“管套管”式无损伤细胞反应探头，凡士林包埋保证细胞无损伤；(2)“L”型抗干扰氯化银电极固定装置；(3)氯化银电极固定于“L”型装置两电极管，无需插入藻细胞；(4)脉冲发生器和铂金电极对细胞提供电刺激，电脉冲持续时间为2-3s、大小为2-7nA。
2、 根据权利要求书1所述的装置，其特征是硅胶管套有机玻璃管组成套管装置，即作 为细胞反应探头，同时为铂金电极提供连接点。
3、 根 利要求书1所述的装置，其特征是凡士林无损伤包埋大型单个藻细胞，对细胞电信号无干扰或干扰极小。
4、 根据权利要求书1所述的装置，其特征是套管上部充有标准浓度氯化钾溶液即能够导电，同时能够模拟藻细胞内环境。
5、 根据权利要求书1所述的装置，其特征是"L"装置两电极管口径与氯化银电极接近，固定电极，装置底部充满藻细胞缓冲液。
专利摘要一种单个藻细胞膜电位、膜电阻的非损伤性测定装置，属于细胞膜电信号分析领域。它是将“管套管”式的细胞反应探头悬挂于“L”型装置内，“L”型两电极管分别固定氯化银电极。藻细胞一端通过模拟细胞内溶物的标准氯化钾溶液与氯化银电极连接，另一端通过装置底部细胞缓冲液与另一氯化银电极连接，形成回路，两电极采集并记录藻细胞膜电位信号。“L”型装置的长电极管内壁附有两根铂金电极与外部脉冲发生器相连接，对细胞提供微弱电刺激，实现对藻细胞膜电阻的同步测定。本实用新型操作简单，可同时完成对大型藻细胞膜电位和膜电阻无损伤测定，快速而准确。
文档编号G01N33/48GK201075103SQ20072002066
公开日2008年6月18日 申请日期2007年4月16日 优先权日2007年4月16日
发明者史建国, 孟庆军, 艳 杨, 杨俊慧, 王丙莲, 马耀宏 申请人:山东省科学院中日友好生物技术研究中心