ePatch膜片钳

ePatch膜片钳

ePatch 是意大利 Elements 公司推出一体化单通道微型膜片钳系统，将探头前置放大器、程控电压脉冲源、高速 ADC 采集卡、补偿电路全部集成在小型机身内，是市面“头级尺寸、即插即用” 全功能膜片钳设备。

区别传统分体式膜片钳（主机 + 独立探头 + 外置数采），整机仅 200g，可直接固定显微操纵臂，USB 一线供电 + 数据传输，无需外接电源、DA/AD 板卡，兼顾单通道单通道记录、全细胞记录、脂双层 BLM 平面脂膜实验，适配细胞电生理、离子通道、人工脂膜纳米孔多场景科研。

应用场景

• 细胞电生理：异源表达细胞（HEK、CHO）单离子通道记录（细胞贴附、内面向外、外面向外膜片）；全细胞膜片钳：电压钳记录钠 / 钾 / 钙 / HCN 通道电流、配体门控通道；电流钳记录神经元动作电位、自发突触后电流 EPSC/IPSC、静息电位；原代神经元、心肌细胞、免疫细胞电生理特性表征。

• 人工脂双层 BLM 生物纳米孔：α- 溶血素、MspA、ClyA 生物孔离子传导、 analyte 分子阻断实验；多肽、短核酸、小分子药物与生物孔相互作用动力学；生物纳米孔测序基础信号采集。

• 基础交叉科研：离子通道药物筛选、小分子通道调节剂药效评价；膜蛋白构象动态、跨膜转运动力学；微型微流控芯片集成电生理检测。

核心技术优势

• 极致一体化，极简台面布局：传统膜片钳由主机、探头、数采卡、电源、多根信号线组成；ePatch 单台集成全部功能，无繁杂线缆，狭小法拉第笼内也可安装，适合双光子显微镜、共聚焦联用场景。

• 超低噪声，覆盖单通道 / 全细胞双场景：高 GΩ 增益档位 fA 级噪声，完美记录 pA 级单通道离子电流；大电流档位适配神经元全细胞、突触电流、动作电位记录，兼顾极小单通道与大细胞宏观电流。

• 全自动全套补偿功能：软件一键自动完成电极电容、膜电容、串联电阻补偿，支持手动精细微调，大幅降低新手封接后调试难度，缩短实验准备时间。

• True-Zero 零电流钳模式：原生零电流钳，精准记录静息膜电位、自发突触电位、动作电位，无低频漂移，优于传统改良型电流钳方案。

• 一机多用：细胞电生理 + BLM 脂双层：原生支持人工平面脂双层实验，可搭配 Elements 脂双层液流池开展 α-HL、MspA 生物纳米孔离子通道记录，同设备兼顾细胞与体外脂膜实验。

• 轻量化便携，野外 / 活体能测：整机仅 200g，笔记本供电，可搭配便携式显微镜开展离体组织切片、原代细胞、简易活体电生理实验。

电压钳模式技术参数

• 开路输入均方根噪声：300fA @ 625 Hz; 1.5pA @ 10 kHz; 12pA @ 100 kHz

• 电流量程：±200pA (Gain 2.25GΩ), ±2nA (Gain 225MΩ), ±20nA (Gain  22.5MΩ), ±200nA (Gain 2.25MΩ)

• 电压脉冲发生器输出范围：± 500 mV

• 数字滤波器截止频率：cutoff frequencies in the range between 625 Hz and 100 kHz

• 蕞大采样速率：200 kS/s

• 快电容补偿范围：0-11 pF

• 慢电容补偿参数：C in 0 - 250 pF, Tau in 0 - 2500μs

• 串联电阻校正范围：R in 0 - 25 MΩ

• 电极偏移补偿范围：± 50 mV

• 可编程数字输出：0～5V
  

电流钳模式技术参数

• 均方根噪声：11μV @ 625Hz; 22μV @ 10 kHz; 350μV @ 100 kHz

• 电流激励量程：±2.5nA (res. 0.2pA); ±100nA (res. 10pA)

• 电压输出范围：±700 mV

• 电极电容中和：(0-31 pF range)

• 桥平衡补偿：(0-40 MΩ range)

• 真实零电流工作模式

案例研究

1.单通道记录：采用细胞贴附式膜片钳记录瞬时表达 Kcv 钾通道的人胚肾（HEK）细胞单通道电流活动。虚线分别标注通道关闭（C）与开放（O）两种电流水平；记录曲线右侧标注电极钳制电位。电极内液钾离子浓度为 130 毫摩尔 / 升，浴液钾离子浓度为 100 毫摩尔 / 升。

2.皮层神经元放电电流钳记录：采用全细胞电流钳模式记录新生大鼠脑组织分离的皮层神经元。于 - 70 毫伏钳制电位下，注入 30 皮安、时长 1 秒的刺激电流，记录动作电位。实验开启电极电容中和与桥平衡补偿功能。数据以 10 千赫兹采样率采集，存储为.abf 格式文件。

3.NaV1.5 通道记录：采用插图所示电压钳程序，激活在 HEK293 细胞中过表达的 NaV1.5 通道，记录全细胞电流。数据采样率 10 千赫兹，滤波截止频率 5 千赫兹。通过串联电阻预判与校正补偿功能，最大限度降低电压误差。

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