在基础医学,神经生物学动物实验工作中,微电极技术已得了广泛的使用。科技人员利用微电极技术的特性,借助组织学定位的方法,使用微电极技术引导、记录中枢神经细胞或其它组织细胞内或外的自发及诱发的单位生物电信号的变化。从而在细胞水研究不同药物、递质以及各种诱发刺激对细胞功能的影响,从而揭示机体活动的机理。
一、微电极玻璃毛坯管的清洁处理
根据实验要求,从市场上购置回相应规格的电极玻璃毛坯管,约10根一起用橡皮筋捆扎好后,放入500ml烧杯内,加入无水乙醇完全浸泡30min后,再将酒精倒出,再加入双蒸水浸泡30min后,将双蒸水倒出。然后再重复以上过程一次后,(接新无水乙醇和双蒸水)在将放有玻璃毛坯管的烧杯放进烧箱内烘干后,把处理的玻璃毛坯管放入清洁密闭的容器中保存备用。
二、玻璃微电极的制备
1.用玻璃微电极拉制仪拉制微电极
(1)首先把微电极拉制仪上、下两个电极三爪卡头松开直径约3~4mm,取一处理好的玻璃电极毛坯管上端垂直插入拉制仪上端卡头内1.5cm后,将卡头扭紧。再把下端的拉制卡头提起后,用拉制仪上的下端卡头定位片卡住,此时毛坯管的下端已伸入进下端卡头内,这时把下端卡头扭紧,然后移开下端卡头定位片,这时拉制仪处于电极待拉状态。
(2)拉制电极:打开微电极拉制仪电源,把拉制仪的拉力旋扭放置在3的位置上,温度扭旋放置在4的位置上,按动启动按扭,即刻就可拉制好上、下两根玻璃微电极。
2.检查电极:将拉制好的电极取下,用装有测微尺的显微镜检查电极尖端直径,及形状和电极斜径的坡度,初步估计大致的电极阻拉值。将拉制好的电极电极尖端向上放在电极盒内、盖好盖子防止沾上灰尘。
3.灌注电解液:把拉制好的电极安置在电极充灌架上,尖端向下慢慢完全浸入盛有3mol KCL溶液的电极充灌瓶内,充灌1—2h即可。
4.玻璃微电极阻抗测试:(用微电极放大器测试电极阻抗)
(1) 使用已充灌好电解液电极前,要测试其阻抗。阻抗测量方法的仪器连接。(见图 ),将欲测试电极固定在推进器的电极棒上,推入一盛生理盐水50ml烧杯内,电极插入引导银丝后与生理盐水中的接地极导线一起与微电极放大器的探
头输入端相连。
图 玻璃微电极阻抗测试仪器连接示意图
(2)把示波器的扫描方式放在自动扫描位置,扫描速度置于1cm/ms,放大器的输入采用单边输入形式。示波器灵敏度放置在10mv/cm。然后把微电极放大器面板上的off、output、X1、filter键按下.打开示波器、微电极放大器的电源。稍加预热后即可观察到示波器荧光屏上的扫描线。这时扭动微放调零旋扭调零,使微放探头的二个输入端处于等电位状态。
这时再顺时针扭动电容补偿旋扭,即可在荧光屏上出现1KHz信号,然后再逆时针扭动旋扭,待1KHz信号消失的瞬间,这时荧光屏扫描线呈直线扫描状态。这时把微放“mv/MΩ”键按下,示波器扫描线上即可出现一串250Hz方波信号。然后把示波器灵敏调至合适程度,这时测量示波器荧光屏上所显示的方波幅度值,也就是电极的阻抗值。
(也可以用下列方法测量电极的电阻值,)
5.测电极电阻: 用氯化钾置换完毕的电极在使用前先要测其电阻。电阻测量方法(见图: )。将欲测电极浸入一盛生理盐水的烧杯内,在电极与地之间加一个低输出阻抗的方形波电压(约10mV)时,输出端电压为V0,然后在电极与地之间接入一个已知电阻R,再次测量输出端电压为V1,则电极电阻为
图 微电极电阻测量装置示意图
如果适当选取R值,当V1=1/2V0时则Re=R。图中电阻R1~R
10的顺序为0.5、1、2、5、10、15、20、50、70、100MΩ接在一个单刀多掷开关上,便于任意选取R值。V0、V1的测量可用示波器进行。
所测得的电阻值过小(如1~2MΩ以下)表示电极尖端可能折断;电阻过大(如200MΩ以上)表示可能电解液灌注不好。
测过电阻的电极按号放在贮存瓶内,并用卡片记录各号电极的电阻数值。
电极使用前先要用蒸馏水将电极外面的盐液冲净。
6.使用管腔内含有微毛细管的毛坯拉制的微电极灌注电解质的手续比较简单,只要将拉成的电极直接浸入3M氯化钾液中1~2h即可。
附:多管微电极
多管微电极是利用一束毛细壁组成的微电极,充以不同的研究溶液(能解离的物质),利用电泳的原理,在电极玻璃管中通以微小的直流电,将微量离子直接注入一个或几个神经元的周围,同时利用其中心玻璃电极记录该神经元的电活动。其它管子进行微电泳来研究被注入不同药物或递质对局部神经元放电的影响,是一种直接研究中枢递质的作用,相互关系的重要手段。
多管微电极的控制原理与单管微电极基本相同。其要点是在电极变细的部分和尖端,各根玻璃毛细管之间要相互紧密粘住。以五管微电极为例,在制作时先四根玻璃管各弯一定的角度,然后对称地排列在中心管的周围。用加热熔化或快干树脂将这五根玻璃管的两端粘合牢,然后放在微电极拉制器上,用电热丝在玻管中部加热。当玻管烧红后,将玻管的下部以中心管为轴心转动一定角度,使烧熔部分被扭转,各管能更好地粘在一起,待冷却后,再拉第二次,将玻管中部拉断即形成电极尖端。尖端的大小视管数的多少不等,五管微电极的尖端外径约6~18μm。
(李 强)