पॅच-क्लॅम्प तंत्र हे इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल मापन तंत्राला दिलेले नाव आहे. हे प्लाझ्मा झिल्लीमधील वैयक्तिक चॅनेलद्वारे आयनिक प्रवाहांचे मोजमाप करण्यास अनुमती देते.
पॅच-क्लॅम्प तंत्र काय आहे?
पॅच क्लॅम्प तंत्र किंवा पॅच क्लॅम्प पद्धत इलेक्ट्रोफिजियोलॉजीशी संबंधित आहे, जी न्यूरोफिजियोलॉजीची एक शाखा आहे जी सिग्नलच्या इलेक्ट्रोकेमिकल ट्रान्समिशनशी संबंधित आहे. मज्जासंस्था. या पद्धतीच्या मदतीने, मध्ये वैयक्तिक आयन चॅनेलची कल्पना करणे शक्य आहे पेशी आवरण शरीराच्या पेशीचे. यात काही पिकोअँपिअर्सच्या प्रवाहांचे मोजमाप समाविष्ट आहे. पॅच-क्लॅम्प तंत्राचे प्रथम वर्णन 1976 मध्ये जर्मन जैवभौतिकशास्त्रज्ञ एर्विन नेहर आणि जर्मन चिकित्सक बर्ट सक्मन यांनी केले होते. क्लॅम्प-पॅच तंत्राच्या विकासासाठी या दोन शास्त्रज्ञांना 1991 मध्ये फिजिओलॉजी किंवा मेडिसिनमधील नोबेल पारितोषिक देण्यात आले. अशा प्रकारे, पॅच-क्लॅम्प तंत्राने इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल संशोधनात अक्षरशः क्रांती झाली कारण यामुळे पडद्यावरील विद्युत वर्तनाचे निरीक्षण करण्याची शक्यता उघड झाली. प्रथिने वैयक्तिक रेणू. पॅच हा शब्द इंग्रजी भाषेतून आला आहे आणि त्याचा अर्थ "पॅच" आहे. हे पॅच पिपेटच्या खाली असलेल्या लहान पडद्याच्या विभागाचा संदर्भ देते, ज्याचा वापर मापन इलेक्ट्रोड म्हणून केला जातो. मोजमाप प्रक्रियेदरम्यान, पडदा पॅच निश्चित केला जातो किंवा निर्दिष्ट संभाव्यतेवर (क्लॅम्प करण्यासाठी) असतो.
कार्य, परिणाम आणि उद्दीष्टे
पॅच-क्लॅम्प तंत्र ही इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल विश्लेषण पद्धत आहे. हे जैविक वस्तुस्थितीवर आधारित आहे की पेशींमध्ये मोठ्या प्रमाणात छिद्र आणि आयन चॅनेल असतात. प्रत्येक पेशीच्या आत आणि बाहेर वेगवेगळे आयन सांद्रता किंवा शुल्क आकारले जाते, जे सेलच्या शारीरिक स्थितीवर अवलंबून असते. झिल्लीचे लिपिड बिलेयर पारगम्य नसते पाणी रेणू तसेच आयन. असे असले तरी, चार्ज केलेल्या कणांची देवाणघेवाण संपूर्णपणे होते पेशी आवरण अनियमित अंतराने. याचे कारण आयन वाहिन्यांचे व्होल्टेज अवलंबित्व आहे. ठराविक झिल्ली क्षमता गाठल्यास, चॅनेल “सर्व किंवा काहीही नाही” या तत्त्वानुसार उघडले जातात. पॅच क्लॅम्प तंत्र नेमके इथेच येते. अशाप्रकारे, मापन पिपेट आयन चॅनेलमध्ये प्रवेश न करता प्रगत होते. पेशी आवरण. अशा प्रकारे, स्थानिक विद्युत क्षमता अचूकपणे निर्धारित केली जाऊ शकते. गळतीचे प्रवाह, जे मोजमापाच्या परिणामावर परिणाम करू शकतात, सामान्यतः विंदुक काठ आणि सेल झिल्ली यांच्यातील विद्युतीयदृष्ट्या अत्यंत घट्ट कनेक्शनद्वारे टाळले जाऊ शकतात. पॅच क्लॅम्प पद्धत व्होल्टेज क्लॅम्प तंत्रावर आधारित आहे. हे तंत्र 1930 मध्ये अमेरिकन बायोफिजिस्ट केनेथ स्टीवर्ट कोल (1900-1984) यांनी अखंड असलेल्या चेतापेशींवरील प्रवाह मोजण्यासाठी विकसित केले होते. व्होल्टेज क्लॅम्पमध्ये, कमांड किंवा होल्डिंग व्होल्टेज देण्यासाठी सेलमध्ये दोन इलेक्ट्रोड्स घालणे घडते. त्याच वेळी, झिल्ली ओलांडून उद्भवणारे प्रवाह रेकॉर्ड करण्यासाठी दुसरा इलेक्ट्रोड वापरला जातो. जर न्यूरोफिजियोलॉजिस्टना ए.च्या विशिष्ट क्षेत्रांमधून विद्युत प्रवाहाच्या प्रवाहाबद्दल जाणून घ्यायचे असेल मज्जातंतूचा पेशी झिल्ली, ते पॅच क्लॅम्प तंत्र वापरतात. हे करण्यासाठी, ते सेलच्या बाहेरील बाजूस ठेवलेल्या बारीक काचेच्या पिपेटचा वापर करतात. हायपोडर्मिक सिरिंजच्या मदतीने नकारात्मक दाब तयार केला जाऊ शकतो. या प्रक्रियेमुळे पडदा संबंधित ठिकाणी थोडासा फुगतो. नकारात्मक दाब हे सुनिश्चित करते की काच पडद्याशी संलग्न आहे. यामुळे पिपेटमधील लहान पडद्याच्या जागेचे उर्वरित पडद्यापासून विद्युत अलगाव होतो. विद्युत प्रवाह मोजण्यासाठी, न्यूरोफिजियोलॉजिस्ट पॅच क्लॅम्प अॅम्प्लिफायर वापरतात. हे एक विशेष मापन यंत्र आहे. आदर्श प्रकरणात, शास्त्रज्ञ वैयक्तिक आयन चॅनेलच्या विद्युत गुणधर्मांबद्दल माहिती मिळविण्यासाठी डिव्हाइस वापरू शकतात. आयन चॅनेल नियमन करतात, उदाहरणार्थ, प्रवाह आणि बहिर्वाह सोडियम आयन, जे चेतापेशींमध्ये सकारात्मक चार्ज केलेले असतात. तपासणी मानव, वनस्पती किंवा प्राणी यांच्या पेशींवर होते. पॅच-क्लॅम्प पद्धत सामान्यतः मोजमाप स्टेशनवर केली जाते ज्यामध्ये विविध उपकरणांचा समावेश असतो. कंपन-डॅम्प केलेल्या मापन टेबलवर एक तथाकथित फॅराडे पिंजरा आहे, जो विद्युत ढाल म्हणून काम करतो. याशिवाय, पॅच पिपेटला स्थितीत आणण्यासाठी मायक्रोमॅनिप्युलेटरसह एक ऑप्टिकल मायक्रोस्कोप उपलब्ध आहे. याशिवाय, विंदुक धारकाला प्रीएम्पलीफायरशी जोडलेले असते, तर नमुना धारक बाथ इलेक्ट्रोडशी जोडलेला असतो. पॅच क्लॅम्प अॅम्प्लिफायर प्रीअँप्लिफायर सिग्नल वाढवण्यासाठी कार्य करते. DUT तसेच पॅच पिपेटचे निरीक्षण करण्यासाठी मॉनिटर देखील प्रदान केला जातो. बहुतेक प्रकरणांमध्ये, डिजिटल रेकॉर्डिंग सक्षम करण्यासाठी मोजमाप टेबलवर संगणक आणि अनेक डेटा स्टोरेज साधने देखील उपलब्ध असतात.
जोखीम, दुष्परिणाम आणि धोके
पॅच-क्लॅम्प तंत्राशी संबंधित कोणतेही धोके नाहीत. उदाहरणार्थ, मानव, प्राणी किंवा वनस्पती यांच्या पेशी काढून टाकल्याशिवाय त्यांची तपासणी केली जात नाही. बाह्य सेल झिल्लीमध्ये अप्रतिबंधित प्रवेश क्वचितच अस्तित्वात असतो. या कारणास्तव, पॅच-क्लॅम्प पद्धतीसाठी पेशी तयार करणे अनेकदा आवश्यक असते. पॅच पिपेट भरल्यानंतर, ते मायक्रोमॅनिप्युलेटरमध्ये क्लॅम्प केले जाते. हे पॅच क्लॅम्प अॅम्प्लिफायरशी जोडलेले असते आणि अखंड असलेल्या सेलवर हळूवारपणे दाबले जाते. प्रक्रिया मॉनिटर किंवा मायक्रोस्कोपद्वारे केली जाऊ शकते. पिपेटच्या खाली पडद्याचा एक तुकडा बसतो ज्याला झिल्ली पॅच म्हणतात. विंदुकाच्या मागील बाजूस तयार केलेला थोडासा नकारात्मक दाब विंदुक आणि पडदा यांच्यातील मजबूत संबंध प्रदान करतो. या प्रक्रियेमुळे बाह्य द्रावण आणि अनेक गीगाओम्सच्या विंदुक आतील भागामध्ये विद्युत प्रतिरोधकता निर्माण होते. शास्त्रज्ञ यास “gigaseal” असेही संबोधतात, जे पॅच-क्लॅम्प पद्धतीचे सेल-संलग्न कॉन्फिगरेशन साध्य करण्यास अनुमती देते. पॅचमधील आयन चॅनेलमधून वाहणारा विद्युत् प्रवाह देखील उच्च गिगासील प्रतिरोधामुळे विंदुकाच्या सामग्रीमधून वाहतो. अॅम्प्लीफायरशी जोडलेले इलेक्ट्रोड पिपेटच्या सोल्युशनमध्ये बुडविले जाते, ज्यामुळे पॅच झिल्लीमधील वैयक्तिक आयन चॅनेलच्या क्रियाकलापांचे मोजमाप केले जाऊ शकते.
