21. Микроэлектроды для электрофизиологических исследований (дать определение).

Стекля́нный микроэлектро́д — очень тонкая стеклянная пипетка, заполненная электролитом. Используется в электрофизиологии. Разработка микроэлектродных методов позволила вести электрофизиологические исследования на уровне отдельных клеток. Диаметр кончика стеклянного микроэлектрода около 0,5 мкм, иногда — менее 0,1 мкм при разглядывании в оптический микроскоп он может быть неразличим.

Применение:

• для внутриклеточной регистрации электрических параметров клеточных мембран,

• для поляризации клеточных мембран электрическим током,

• для введения различных веществ внутрь клетки (ионофорез) или подачи их на её поверхность (аппликация).

Не из методы:

Недостатком стеклянных микроэлектродов является большая хрупкость, а также высокое электрическое сопротивление (более 10 MΩ)

Дальнейшим развитием микроэлектродной техники явился метод локальной фиксации потенциала. Разработанные для этого метода специальные типы микроэлектродов обычно называют микропипетками. Чувствительность метода позволяет регистрировать активность отдельных ионных каналов клеточной мембраны.

До разработки стеклянных микроэлектродов в физиологии использовались металлические электроды, например, из вольфрамовой проволоки, заточенной электрохимически.

Материалом для изготовления микроэлектродов служит стеклянный капилляр диаметром около 1 мм. Обычно используют марку стекла «Пирекс», реже применяют другие типы стекла — алюмосиликатное 38-ЗС и кварцевое стекло. Часто в качестве заготовок берут капилляр со вплавленными внутрь него стеклянными нитями — в таком случае в дальнейшем облегчается заполнение микроэлектрода электролитом. Заготовки тщательно очищают.

Типы микроэлектродов:

• многоканальные (позволяют проводить одновременно регистрацию электрической активности и вводить активные вещества из соседних стволов микропипетки. Обычно число каналов такого сложного электрода не менее трёх: один служит для регистрации, второй — для компенсации и контроля эффектов тока и третий — для введения исследуемого вещества)

• составные (Используют для тех же целей, что и многоканальные. Они сильнее травмируют клетку, однако по своим электрическим характеристикам часто превосходят многоканальные. Собирают из отдельных микроэлектродов, контролируя работу под микроскопом)

• плавающий (Для регистрации электрической активности клеток сократимых тканей, например, миокарда. За счёт упругости проволоки электрод может двигаться вместе с тканью, в которую он вколот. На практике, удается удерживать электрод в клетке в течение нескольких минут)

• для метода локальной фиксации потенциала (patch-clamp): (англ. patch — фрагмент, clamp здесь — фиксация) — электрофизиологическая методика для изучения свойств ионных каналов, состоящая в том, что фрагмент клеточной мембраны изолируется с помощью специальной микропипетки. Эта методика даёт возможность экспериментатору контролировать разность потенциалов между сторонами мембраны, а также помещать её в среду с определённым химическим составом. В этих хорошо контролируемых условиях измеряют ионные токи, проходящие через мембрану, что, в конечном итоге, позволяет делать выводы о том, как ионные каналы реагируют на электрическое и химическое воздействие. Метод настолько чувствителен, что позволяет наблюдать поведение и химические превращения единичных молекул, взаимодействующих с мембраной.