טכניקת מהדק תיקון הוא השם שניתן לטכניקת מדידה אלקטרופיזיולוגית. זה מאפשר למדוד זרמים יוניים דרך תעלות בודדות בתוך קרום הפלזמה.
מהי טכניקת התיקון?
טכניקת מהדק התיקון או שיטת מהדק התיקון שייכת לאלקטרופיזיולוגיה, שהיא ענף של נוירופיזיולוגיה העוסקת בהעברה אלקטרוכימית של אותות בתוך מערכת העצבים. בעזרת שיטה זו ניתן לדמיין תעלות יונים בודדות ב קרום תא של תא גוף. זה כולל מדידת זרמים של כמה פיקו-ים. טכניקת ההדק-מהדק תוארה לראשונה בשנת 1976 על ידי הביופיסיקאי הגרמני ארווין נהר והרופא הגרמני ברט סאקמן. לשני המדענים הוענק פרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה בשנת 1991 על פיתוח טכניקת המהדק. לפיכך, המחקר האלקטרופיזיולוגי חולל מהפכה כמעט על ידי טכניקת מהדק התיקון מכיוון שהוא פתח אפשרות להתבונן בהתנהגות חשמלית בקרום. חלבונים של הפרט מולקולות. המונח patch מגיע מהשפה האנגלית ופירושו "patch". הכוונה היא לחלק ממברנה קטן מתחת לפיפטה התיקון, המשמש כאלקטרודה מדידה. במהלך תהליך המדידה, תיקון הממברנה קבוע או מהודק (כדי להדק) לפוטנציאלים שצוינו.
פונקציה, השפעה ויעדים
טכניקת התיקון-מהדק היא שיטת ניתוח אלקטרופיזיולוגית. זה מבוסס על העובדה הביולוגית שלתאים יש מספר גדול של נקבוביות ותעלות יונים. ריכוזי יונים או מטענים שונים מתרחשים בתוך כל תא ומחוצה לו, וזה תלוי במצב הפיזיולוגי של התא. השכבה הדו-שכבתית של הקרום אינה חדירה מַיִם מולקולות כמו גם יונים. עם זאת, חילופי חלקיקים טעונים מתרחשים על פני השטח קרום תא במרווחי זמן לא סדירים. הסיבה לכך היא תלות המתח של תעלות היונים. אם מושג פוטנציאל ממברנה מסוים, הערוצים נפתחים על פי העיקרון של "הכל או כלום". כאן בדיוק נכנסת טכניקת מהדק התיקון. בדרך זו, פיפטה מדידה מתקדמת לתעלת יונים מבלי לחדור אל קרום תא. באופן זה ניתן לקבוע במדויק את הפוטנציאל החשמלי המקומי. בדרך כלל ניתן להימנע מזרמי נזילה, העלולים להשפיע על תוצאת המדידה על ידי חיבורים הדוקים חשמלית מאוד בין קצה הפיפטה לקרום התא. שיטת מהדק התיקון מבוססת על טכניקת מהדק המתח. טכניקה זו פותחה בשנות השלושים על ידי הביופיזיקאי האמריקאי קנת סטיוארט קול (1930-1900) כדי למדוד זרמים על תאי עצב שלמים. בלחץ המתח, הכנסת שתי אלקטרודות לתא מתבצעת כדי לספק מתח פיקוד או החזקה. במקביל, משתמשים באלקטרודה נוספת כדי להקליט את הזרמים המתרחשים על פני הקרום. אם נוירופיזיולוגים רוצים לדעת על זרימת זרמים חשמליים באזורים ספציפיים של א תא עצב קרום, הם משתמשים בטכניקת מהדק התיקון. לשם כך הם משתמשים בפיפטה מזכוכית דקה שמונחת בחלקו החיצוני של התא. ניתן ליצור לחץ שלילי על ידי שאיבתו בעזרת מזרק היפודרמי. הליך זה גורם לממברנה לבלוט מעט במקום המתאים. הלחץ השלילי מבטיח כי הזכוכית מחוברת לקרום. התוצאה היא בידוד חשמלי של נקודת הממברנה הקטנה בפיפטה משאר הקרום. למדידת הזרמים החשמליים, הנוירופיזיולוגים משתמשים במגבר מהדק תיקון. זהו מכשיר מדידה מיוחד. במקרה האידיאלי, המדען יכול להשתמש במכשיר כדי להשיג מידע על התכונות החשמליות של תעלות היונים הבודדות. תעלות היונים מווסתות, למשל, את הזרימה והזרמה של נתרן יונים, הטעונים באופן חיובי, בתאי העצב. החקירה מתרחשת על תאי בני אדם, צמחים או בעלי חיים. שיטת התיקון-מהדק מבוצעת בדרך כלל בתחנת מדידה הכוללת מכשירים שונים. על שולחן המדידה המוכפל ברטט יש כלוב שנקרא פאראדיי, המשמש כמגן חשמלי. יתר על כן, מיקרוסקופ אופטי כולל מיקרומניפולטור זמין בכדי להביא את פיפטה התיקון למצב. בנוסף, למחזיק הפיפטה יש חיבור למגבר קדם, ואילו מחזיק הדגימה מחובר לאלקטרודה לאמבטיה. מגבר מהדק התיקון פועל להגברת אות מגבר הקדם-מגבר. צג מסופק גם לתצפית על DUT, כמו גם על פיפטה התיקון. ברוב המקרים, מחשב ומספר התקני אחסון נתונים זמינים גם בשולחן המדידה כדי לאפשר הקלטה דיגיטלית.
סיכונים, תופעות לוואי וסכנות
אין סיכונים הקשורים לטכניקת מהדק התיקון. לדוגמא, תאים מבני אדם, בעלי חיים או צמחים אינם נבדקים אלא לאחר הוצאתם. גישה בלתי מוגבלת לקרום התא החיצוני קיימת לעיתים נדירות. מסיבה זו, לעתים קרובות יש צורך להכין את התאים לשיטת התיקון-מהדק. לאחר מילוי פיפטה התיקון, הוא מהודק במיקרומניפולטור. זה מחובר למגבר מהדק התיקון ונלחץ בעדינות על תא שלם. ניתן לעקוב אחר התהליך באמצעות צג או מיקרוסקופ. מתחת לפיפטה יושבת פיסת קרום הנקראת תיקון קרום. הלחץ השלילי הקל שנוצר בקצה האחורי של הפיפטה מספק חיבור חזק בין הפיפטה לקרום. תהליך זה מביא ליצירת התנגדות חשמלית בין התמיסה החיצונית לבין פנים הפיפטה של כמה ג'יגאוים. מדענים מכנים זאת גם כ"ג'יגאסל ", המאפשר להשיג את התצורה המצורפת לתאים של שיטת מהדק התיקון. הזרם הזורם דרך תעלת יונים במדבקה זורם גם דרך תוכן הפיפטה בגלל ההתנגדות הגבוהה לגזיאל. אלקטרודה המחוברת למגבר שקועה בתמיסת הפיפטה, ומאפשרת למדוד את פעילותם של תעלות יונים בודדות בתוך קרום התיקון.
