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Introducción a los amplificadores de Microelectrodo
Molecular Devices
ofrece una línea completa de amplificadores de microelectrodos para
grabación de voltaje, clamp-corriente, clamp-voltaje y patch clamp
para electrofisiología en descubrimiento medicamentos e investigación
en Ciencias de la vida. La amplia gama de cabezales diseñados para
aplicaciones específicas y varias características incorporadas en
estos amplificadores los hacer instrumentos ideales en los que puede
fundar una estación de trabajo de electrofisiología.
Esta introducción proporciona características básicas y requisitos
de amplificadores de microelectrodo y varias de las características
importantes que permiten a los amplificadores MDC Axon Instruments
satisfacer sus necesidades.
Funciones de amplificador
Las mediciones electrofisiológicas implican la amplificación de
pequeñas señales, rápidas. Para que sean útiles, estas mediciones
deben ser precisas con bajo ruido, estables y confiables. Un
microelectrodo amplificador mide la corriente o voltaje y pasa esa
medida para la grabación y el análisis. Con más frecuencia, esto
requiere que el amplificador aumente confiablemente una señal, ya que
los voltajes y corrientes de interés por lo general son muy pequeños.
Los amplificadores de microelectrodo también deben controlar la
corriente y voltaje en el modo de clamp de corriente y clamp de
voltaje. Los amplificadores MDC incorporan varias características que
los llevan mucho más allá de estos requisitos mínimos. Características
adicionales, como compensación de funciones resistencia en serie,
compensación de capacidad, filtros de paso bajo, generadores de onda
cuadrada, mantener el control de potencial, telegrafiado automáticos
de ganancia y capacitancia y ajustes de capacitancia, y monitores de
audio hacen de los amplificadores de Axon el componente central en
estaciones de trabajo microelectrodo y patch clamp.
Grabación de voltaje extracelular
Un requisito común en la investigación electrofisiológica es
la grabación de voltaje. Grabaciones de un sola unidad y potenciales
de campo en el cerebro o rebanadas de cerebro, electrocardiogramas,
miogramas, encefalogramas y oculogramas, todas requieren mediciones de
pequeños potenciales biológicos. Estos son a menudo menores a un
milivoltio en amplitud. El Axoclamp-2B, GeneClamp 500B y MultiClamp
700B son amplificadores de microelectrodo que pueden usarse para tales
experimentos. El acondicionador de señal CyberAmp también está
diseñado para grabación de voltaje.
Clamp de voltaje
El objetivo de un experimento de clamp voltaje es medir
la corriente de membrana. Para hacer esto, uno monitorea el voltaje de
la membrana e inyecta corriente para alcanzar y mantener el voltaje
deseado. Por lo tanto, un amplificador de voltaje-clamp debe ser capaz
de: 1) medir el voltaje y 2) pasar corriente con el fin de regular el
voltaje celular. El Axoclamp-2B, Axopatch 200B, GeneClamp 500B y
MultiClamp 700B son excelentes
amplificadores de voltaje-clamp.
Patch-clamp
El patch-clamp se refiere a la técnica de usar una
pipeta contundente para aislar un patch de membrana. La grabación de
patch clamp puede medir las corrientes de canal de iones individuales
que contribuyen a las corrientes de la célula completa. La técnica de
patch clamp es compatible con la clamp de corriente y modos de
grabación de clamp de voltaje. Si el patch de membrana debajo de la
pipeta se rompe o se vuelve permeable, la técnica se conoce entonces
como "patch clamp de célula completa." En este caso, se graban las
corrientes pasando a través de la membrana entera. Esto equivale a la
grabación intracelular con microelectrodos afilados, pero tiene la
ventaja de que se puede aplicadar a células muy pequeñas o planas que
serían imposibles de empalar de otra forma.
El Axopatch 200B y MultiClamp 700B son excelentes amplificadores
para ambos modos de grabación de patch clamp. Un cabezal independiente
de patch clamp está disponible para el GeneClamp 500B para que pueda
medir un canal. El Axoclamp-2B es capaz de realizar la clamp de
voltaje células completas con su modo continuo Clamp de voltaje de
electrodo-sencillo (cSEVC).
La mayoría de los amplificadores de canal sencillo de patch-clamp,
incluyendo al MultiClamp 700B y GeneClamp 500B, utilizan cabezales
resistivos. Para lo último en grabación de bajo nivel de ruido un
cabezal de capacitor con retroalimentación (o integrador) es el
estándar con el Axopatch 200B. Este amplificador ofrece ventajas
duales de ruido más bajo y más amplio ancho de banda que los cabezales
resistivos. Con la introducción de la innovadora refrigeración activa
de componentes del circuito del cabezal, el Axopatch 200B obtiene los
niveles de ruido más bajos.
Patch-clamp de voltaje de dos Electrodos
La magnitud de la corriente transmembrana varía enormemente entre
tipos de células. Dos electrodos, uno para la transmisión de corriente
y uno para la medición de voltaje, son los mejores para células
grandes con grandes corrientes. Los amplificadores Axoclamp-2B
GeneClamp 500B de están diseñados específicamente para tales
mediciones utilizando el modo de patch-clamp de dos electrodo de
voltaje (TEVC).
Clamp de corriente
Los amplificadores de corriente-clamp están diseñados para
controlar la corriente y medir el voltaje de membrana correspondiente.
Es común para pasar corriente para estimular una célula o modificar su
potencial de descanso durante la grabación de voltaje intracelular. El
Axoclamp-2B, GeneClamp 500B y MultiClamp 700B son amplificadores
capaces de pasar corriente mientras detectan voltaje (por ejemplo,
clamp de corriente). El Axopatch
200B también ofrece un modo de clamp de corriente, que puede
utilizarse para monitorear los potenciales de membrana y para seguir
(con algo de distorsión) potenciales de acción. El rendimiento del
clamp de corriente de la Axopatch no es tan rápido como los
amplificadores antes mencionados, debido a que el circuito no fue
diseñado específicamente para seguir voltaje.
Clamp Discontinuo
El amplificador de Axoclamp-2B ofrece modos de grabación
especiales mencionados como "discontinuo," aplicables a la clamp de
voltaje (dSEVC) y clamp corriente (dCC). En este modo el instrumento
divide su tiempo en pasar corriente y grabación de voltaje. La ventaja
de este modo es que la grabación está libre de error habitual debido a
la caída de voltaje a través de la resistencia del electrodo. También
puede utilizarse con un microelectrodo intracelular convencional. Por
otra parte, dSEVC es mucho más difícil establecer que cSEVC y requiere
frecuentes ajustes de los controles como las derivas de resistencia
microelectrodo. La cantidad de ruido en dSEVC es aproximadamente de
dos a tres veces mayor que en cSEVC.
Electrodos Ion selectivo y electroquímica
Electrodos de Ion selectivos, voltametría y
amperometría de voltaje constante han sido utilizados para medir los
niveles y pequeños cambios en las concentraciones de iones,
neurotransmisores y concentraciones hormonales en tejidos y/o en las
células. Estas técnicas requieren la capacidad de grabar pequeños
potenciales y pasar grandes corrientes.
Los electrodos de Ion selectivos requieren una entrada
diferencial, baja fuga de corriente y seguimiento de voltaje. Con los
cabezales apropiados, el amplificador de Axoclamp-2B se adecua
perfectamente a esta aplicación. Las técnicas electroquímicas de
voltametría y amperometría de voltaje constante, se usan para medir
cambios rápidos en las concentraciones del neurotransmisor. Estas
técnicas requieren un amplificador de voltaje-clamp con un comando de
rango voltaje de extendido a ±1V. Los amplificadores Axopatch 200B,
GeneClamp 500B y 700B MultiClamp son capaces de usar este comando.
Características del amplificador
Además de su rendimiento inigualable de bajo nivel de ruido de
amplificación, Axon ofrece amplificadores con muchas características
que proporcionan comodidad y una versatilidad excepcional. Algunas de
estas características se describen a continuación. Para obtener
información más detallada, consulte las especificaciones de cada
amplificador en sus respectivas páginas Web. También consulte la Guía
de Axon, una referencia indispensable que se puede descargar desde
este sitio Web.
Compensación De Resistencia En Serie
Esta es una característica estándar del Axoclamp-2B,
Axopatch 200B y MultiClamp 700B que reduce el error de clamp de
voltaje debido a la caída de voltaje a través de la resistencia del
electrodo.
Compensación de Capacitancia
Esta función se compensa la capacitancia asociada con
la pipeta y la entrada del amplificador operacional. Si la izquierda
no esta compensada, la capacitancia da como resultado una reducción
del ancho de banda de la grabación. Esta característica es estándar en
los amplificadores Axoclamp-2B, GeneClamp 500B y Axopatch 200B y
contribuye a sus excelentes características de ruido y ancho de banda.
Los amplificadores de Axopatch y MultiClamp ofrecen dos pares de
compensación de capacitancia pipeta además, una compensación por la
capacitancia de célula en el modo de célula completa.
Filtros de Paso Bajo
Los filtros permiten optimizar el ancho de banda para un promedio
de grabación o para un fenómeno de interés. Los amplificadores
Axopatch 200B, GeneClamp 500B y MultiClamp 700B incluyen filtros
incorporados de paso bajo con una amplia gama de ajustes disponibles
que permiten la adquisición digital directamente desde el amplificador
sin necesidad de acondicionamiento de señales adicionales externas.
Telégrafos
Telegrafiar información simplifica los procedimientos
experimentales y asegura la escala exacta y el mantenimiento de
registros. Estas salidas transmiten ganancia, filtro de paso bajo y la
configuración de capacitancia de célula completa a una computadora
desde el amplificador Axopatch 200B o GeneClamp 500B. El MultiClamp
700B ofrece información adicional, incluyendo factores de escala y
modos de operación (voltaje o clamp-corriente). Los telégrafos son
soportados con el software de adquisición de datos de pCLAMP de Axon.
Buzz, Borrar y Zap
Estas características hacen que
penetración de la célula y
ruptura de patch sea más fácil y reproducible. El Buzz impulsa una
breve corriente oscilatoria, de alta frecuencia a través del
microelectrodo que asiste a la penetración. El
Borrado
impulsa una gran corriente positiva o negativa a través del
microelectrodo, ya sea para ayudar en la penetración de la célula o
para borrar puntas de microelectrodo bloqueadas. Estas características
están disponibles con los amplificadores de MultiClamp 700B y
Axoclamp-2B. el Zap aplica a
un gran potencial para el patch de membrana, que a menudo es
suficiente para romper el patch e iniciar la grabación en modo de
célula completa. El Zap está disponible con los amplificadores
Axopatch 200B y MultiClamp 700B.
Blanqueamiento
Esto previene que el artefacto de estímulo entre en el circuito
amplificador y permite que la grabación inice inmediatamente después
de que termina el estímulo. Esta característica se ofrece con los
amplificadores de Axopatch 200B y Axoclamp-2B.
Balance de Puente
Este procedimiento de ajuste elimina la caída de voltaje que
de lo contrario se produciría a través de un electrodo no compensado
en modo de resistencia del clamp de corriente. La función de balance
de puente está disponible en los amplificadores Axoclamp-2B y
MultiClamp 700B. Con el Axopatch200B, el control de resistencia serial
puede utilizarse en modo de clamp-corriente para hacer el equivalente.
Cabezales Baño
Permiten medición, compensación y el control de la caída de
voltaje a través de la resistencia de baño, una consideración
importante a la hora de medir grandes corrientes. Los amplificadores
Axoclamp-2B, GeneClamp 500B y MultiClamp 700B ofrecen tales cabezales,
permitiendo que la medida exacta de las corrientes que tan grande como
microamperes 10.
Medidas de capacitancia
El Axopatch 200B incluye una característica de tramado de
capacitancia para medir la capacidad de pequeños cambios en la
capacitancia de la membrana celular. Con la serie incluye resistor de
tramado, puede usar fase de seguimiento continuo para monitorear la
capacitancia de célula.
Eligiendo el mejor amplificador para su aplicación
Molecular Devices hace los mejores amplificadores y
microelectrodos de patch clamp disponibles. Para comparar rápidamente
las características de todos los amplificadores, vaya a la Tabla de
comparación de amplificadores.
MultiClamp 700B
Patch clamp con
retroalimentación de resistencia y Clamp de corriente verdadera
Un patch clamp por computadora y un amplificador de
corriente-clamp que puede ser cambiando en cualquiera de los dos
cabezales. Offsets, compensación de resistencia de la serie y
capacitancia que puede realizarse automáticamente en el software.
Generadores de comando integrado (incluyendo prueba de sello), un
filtro Bessel variable de paso bajo, sustracción de fuga, ganancia de
salida variable, monitor de ruido de RMS, pista, Zap y un monitor de
audio son todas funciones estándar. El MultiClamp 700B tiene cuatro
resistencias para canal sencillo o clamp de voltaje para célula
completa, y tres rangos diferentes en clamp corriente.
Axopatch 200B
Patch clamp con
retroalimentación de resistencia
El amplificador de patch clamp Axopatch 200B logra ruido ultra-bajo en
el modo de canal sencillo con su diseño de retroalimentación de
condensador enfriado. Tiene un excelente ancho de banda en los modos
de canal sencillo, célula completa
y clamp de corriente - todos con un cabezal estándar. La capacitancia
de membrana y las capacidades de mediciones electroquímicas son
estándar. Un circuito de compensación de resistencia mejorado permite
el control independiente de predicción y corrección. Su circuito
mejorado de clamp corriente incluye una compensación de resistencia de
serie y una selección de "normal" y "rápido" para mayor estabilidad.
Entre las características
incluidas del Axopatch 200B se incluye Zap, ganancias de salida
escaladas, filtros variables de paso bajo y sustracción de fuga.
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