单细胞离子光电联合测量系统综合应用电子学、光学、计算机科学等国际前沿技术,测量单个活体细胞的胞内外离子交换及胞内离子浓度,可用于研究细胞内离子活动规律,探索与之相关的蛋白质结构和功能的关系,揭示许多疾病的发病机理,进行药理、毒理研究以及新药的开发与筛选。该系统是对上述前沿学科发展有重要推动作用的关键科学仪器,是具有广泛应用背景的新颖科学仪器。本课题将着重研究计算机控制的自动化膜片钳仪以及与离子通道
本项目综合应用电子学、光学、计算机科学等先进技术,研发成功单细胞离子光电联合测量系统,它主要包括自动化膜片钳仪和细胞内游离钙离子浓度荧光显微检测系统,并将二者结合为一体。同时研发了多通道程控灌流、微压力与温度控制等配套的实验支持设备。研究中对仪器的若干关键技术进行了攻关。在膜片钳技术方面,建立了新的"电压钳控制的电流钳"工作模式及其电路,在测量探头的高增益低噪声放大、快速钳位的电流钳技术、仪器的程控校准和故障诊断等方面做出创新性工作。在单色光源中,应用铝基椭球面反射镜和双离轴抛物面反射镜设计了新型光路,提高了紫外光的反射率,降低了光学系统的球差和色差,保证了从近紫外到全部可见光波段的输出功率和光谱纯度,满足了荧光显微实验对激发光的要求。并且研制出将单色光导入显微镜的光学系统以及检测微弱荧光的高灵敏度光电子系统。对新研发的仪器系统进行了技术测试,并用它们完成了一系列膜片钳和活体细胞内游离钙离子浓度的检测实验,证明各项技术指标已达到或接近国际同类仪器的先进水平。目前,该系统已应用于国家自然科学基金和973资助项目的前沿研究,并取得了一些进展。同时,仪器的产业化工作也在进行中。