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Klassisches Axon-Patch-Clamp

Die Patch-Clamp-Produkte von Axon Instruments sind eine vollständige Arbeitsablauf-Lösung für die Datenerfassung und -analyse in der Elektrophysiologie.

 

Der Patch-Clamp-Teststand

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Der Patch-Clamp-Teststand

Verstärker Digitalisierer Software Elektrodenverbindungsbox Mikroskop mit Mikromanipulatoren Faradayscher Käfig und Luft-/Anti-Vibrationstisch

1. VERSTÄRKER

Was ist das? Ein Instrument, das den Kreislauf enthält, der für die Messung von durch Ionenkanäle verlaufenden elektrischen Strömen oder Veränderungen des Zellmembranpotenzials erforderlich ist.
Wozu dient es? Zur Messung von Strom- oder Spannungsänderungen.

 

Verfügbare Verstärker: Axopatch™ 200B, MultiClamp™ 700B, Axoclamp™ 900A (Vergleichsdiagramm)

Der Verstärker enthält den Kreislauf, der für die Messung der Größe und Richtung von durch die Zellmembran verlaufenden Strömen erforderlich ist. Der Verstärker kann auch das Zellmembranpotenzial als Reaktion auf die Strombewegung messen. Um die Strombewegung zu initiieren, kann die das Experiment durchführende Person einen Spannungsbefehl an die Zelle schicken, die wiederum reagiert, indem sie den zur Beibehaltung des Spannungsbefehls notwendigen Strom abgibt. Umgekehrt kann die das Experiment durchführende Person auch Strom injizieren und die durch diese Veränderung der Stromstärke hervorgerufene Veränderung des Membranpotenzials messen. Die Entscheidung, wo das Signal von Interesse verstärkt und gefiltert wird, hat Auswirkungen auf die Signalwiedergabetreue. Idealerweise wird das Signal im Aufzeichnungsinstrument verstärkt. Alle Verstärkermodelle von Axon™ setzen diese Strategie mit variabler Verstärkungskontrolle in der Ausgabe ein, um eine geräuscharme Verstärkung des Pipettenstroms oder des Membranpotenzials zu erzielen. Dadurch, dass die Verstärkung im Aufzeichnungsinstrument stattfindet, wird der Kreislauf zwischen dem leisen Signal und dem Verstärkungskreislauf minimiert, wodurch fremde Geräuschquellen reduziert werden.

2. DIGITALISIERER

Was ist das? Ein Datenerfassungsinstrument, das analoge Signale in digitale Signale umwandelt.
Wozu dient es? Zur Erfassung von Daten für Analysezwecke.

 

Verfügbare Digitalisierer: Axon™ Digidata® 1550B Low Noise Datenerfassungssystem plus HumSilencer

Der vom Verstärker erfasste Strom ist ein analoges Signal. Um jedoch die für hochauflösende Patch-Clamp-Messungen benötigte Datenanalyse durchzuführen, muss das analoge Signal in ein digitales umgewandelt werden. Der Digitalisierer wird zwischen dem Verstärker und dem Computer platziert, wo er diese wichtige Aufgabe ausführt. Die vom Computer empfangene Signalqualität ist außergewöhnlich wichtig und wird von der Abtastfrequenz oder Abtastrate bestimmt. Die tatsächliche Abtastfrequenz ist benutzerdefiniert, doch im Allgemeinen gibt das Nyquist-Abtasttheorem vor, dass die Abtastrate mindestens zweimal der Signalbandbreite entsprechen sollte. In der Praxis werden jedoch normalerweise höhere Abtastraten eingesetzt, um die Datenwiedergabetreue zu maximieren, wobei oft eine Rate gewählt wird, die fünfmal so groß wie die Bandbreite oder noch größer ist. Die neueste Generation der Digitalisierer von Digidata® kann bei 500 kHz abtasten und ist mit der HumSilencer™ Funktion ausgestattet, die 50/60 Hz Zeilenfrequenzrauschen beseitigen kann. Die gewählte Abtastrate kann unterschiedlich ausfallen, doch es sollte eine Frequenz gewählt werden, die das Gleichgewicht zwischen der Aufzeichnungswiedergabetreue und den Datenspeicherungsanforderungen optimiert.

3. SOFTWARE

Was ist das? Ihre Schnittstelle mit dem Verstärker, dem Digitalisierer und anderen Patch-Clamp-Elektronikgeräten.
Wozu dient es? Zur Datenerfassung und -analyse sowie zur Steuerung des Digitalisierers und des Verstärkers.

 

Verfügbare Software: pCLAMP™ 10 Software

Während der Verstärker und der Digitalisierer gemeinsam den wichtigen Kreislauf zur Implementierung eines Patch-Clamp-Experiments enthalten, steuert die Software diese Instrumente, sodass sie die gewünschten Potenziale liefern und den Strom oder die Spannung messen, die sich daraus ergeben. Zudem verarbeitet die Software das erfasste Signal mit benutzerdefinierten Einstellungen, wozu Filterung, Normalisierung, Geräuschbeseitigung, Kurvenanpassung und Parameterbestimmung gehören können.

4. ELEKTRODENVERBINDUNGSBOX

Was ist das? Ein Gerät, das die Mikropipetten mit integriertem Schaltkreis enthält, sodass elektrische Signale von den Mikropipetten zum Verstärker übertragen werden können.
Wozu dient es? Das von der Mikropipette erfasste elektrische Signal muss zur Signalverarbeitung an Verstärkersysteme übertragen werden.

 

Verfügbare Elektrodenverbindungsboxen: Axon Elektrodenverbindungsboxen

Jede Elektrodenverbindungsbox ist speziell an den Verstärker angepasst. Alle Elektrodenverbindungsboxen enthalten einen kritischen elektrischen Kreislauf, der Rauschen reduziert. Die Elektrodenverbindungsbox wird auch mechanisch durch den Mikromanipulator gesteuert.

5. MIKROSKOP MIT MIKROMANIPULATOREN

Was ist das? Das Mikroskop ist ein optisches Vergrößerungswerkzeug. Der Mikromanipulator ist ein Gerät, das die Mikropipette mit nanometergenauer Präzision mechanisch steuert, wobei in der Regel dreidimensionale Bewegungen möglich sind.
Wozu dient es? Damit wird die Mikropipette genau und stabil im Bereich der Zellmembran positioniert, was für eine erfolgreiche Aufzeichnung entscheidend ist.

 

Vorgeschlagene Modelle: Leica TCS SP8 MP, Leica DMi8

Die genaue Platzierung einer Patch-Elektrode auf eine 10–20 μm große Zelle erfordert ein optisches System mit Kontrastverstärkung, das bis zu 300- oder 400-fach vergrößern kann (z. B. Nomarski/DIC, Phase oder Hoffman) und einen Mikromanipulator, der die Elektrode im dreidimensionalen Raum stabil platziert. Ein invertiertes Mikroskop ist vorzuziehen, weil es den leichteren Zugang zu Elektroden von oben ermöglicht und eine größere, stabilere Plattform zur Anbringung des Mikromanipulators bietet. Ein Mikromanipulator kann die Elektrode sehr kleine Strecken entlang der X-, Y- und Z-Achsen verschieben. Der Mikromanipulator kann diese Position dann unbegrenzt lange halten.

6. FARADAYSCHER KÄFIG UND LUFT-/ANTI-VIBRATIONSTISCH

Was ist das? Ein Tisch und ein Käfig um Ihre Patch-Clamp-Konfiguration zur Isolierung von Interferenzquellen.
Wozu dient es? Zur Abschirmung Ihrer Konfiguration vor externen Interferenzen.

In Patch-Clamp-Experimenten gemessene elektrische Ströme können sehr klein sein (im Pico-Ampere-Bereich) und alle kleinen Interferenzquellen, wie etwa Radiowellen, können diese Signale verzerren oder verdecken.

Ein Faradayscher Käfig ist ein Drahtgeflecht, das Ihr Mikroskop und Ihre Aufzeichnungskammer umgibt. Es verhindert, dass die Elektroden externe Geräuschquellen aufnehmen. Zudem können kleine Vibrationen im Pico-Meter-Bereich Ihre Aufzeichnung stören. Deshalb müssen während Ihres Experiments alle Komponenten perfekt positioniert sein. Zudem werden die Luft- oder Anti-Vibrations-Tische verwendet, um Ihre Konfiguration gegen externe Vibrationsquellen zu isolieren, die diese Ausrichtung stören können.

 

Unsere Produkte:

Axopatch 200B Amplifier
Single-channel recording and whole-cell voltage-clamp recording
Multiclamp 700B Amplifier
Whole-cell voltage-clamp and current-clamp recordings
AxoClamp 900A Amplifier
Two-electrode voltage-clamp and whole-cell current-clamp recordings

Digidata 1550B Plus Humsilencer
Low noise data acquisition system with up to four 50/60 Hz line-frequency noise elimination channels.
pCLAMP 11 Screenshot

Data acquisition and analysis software

Axoporator 800A
Single-cell electroporator


Axopatch 200B Amplifier
Single-channel recording and whole-cell voltage-clamp recording
Multiclamp 700B Amplifier
Whole-cell voltage-clamp and current-clamp recordings
AxoClamp 900A Amplifier
Two-electrode voltage-clamp and whole-cell current-clamp recordings
Digidata 1550B Plus Humsilencer
Low noise data acquisition system with up to four 50/60 Hz line-frequency noise elimination channels.
pCLAMP 11 Screenshot

Data acquisition and analysis software

Axoporator 800A
Single-cell electroporator