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PatchClampTechniken

Patch-Clamp-Techniken sind elektrophysiologische Methoden zur Messung der Ionenströme durch Membrankanäle oder durch die Zellmembran. Sie ermöglichen die direkte Bestimmung der Kanalaktivität mit hoher zeitlicher Auflösung. Entwickelt wurden sie in den 1970er-Jahren von Erwin Neher und Bert Sakmann, deren Arbeiten die Grundlagen der Patch-Clamp-Aufnahme sowie die Bildung eines Gigaseals – einer stabilen, hochimpedanten Verbindung zwischen Glaspipette und Membran – lieferten.

Es gibt mehrere Grundkonfigurationen: cell-attached, bei der die Pipette an intakte Membran anliegt; whole-cell, bei dem

Prinzip: Ein Voltage-Clamp hält das Membranpotential konstant, während der daraus resultierende Ionenstrom gemessen wird. Die Pipette

Ausrüstung umfasst hochempfindliche Patch-Verstärker, Mikroskopie, präzise Lösungskonstruktionen, Temperaturkontrolle und Datenanalyse-Software. Patch-Clamp findet breite Anwendung in der

Zu den wichtigsten Limitationen gehören technischer Schwierigkeitsgrad, Abhängigkeit von stabilen Gigaseals und notwendige Korrekturen der Serienwiderstände;

die
Membran
unter
der
Pipette
rupturiert
wird;
inside-out,
bei
dem
der
intrazelluläre
Membranabschnitt
freigelegt
wird;
und
outside-out,
bei
dem
der
extrazelluläre
Teil
wieder
der
Lösung
ausgesetzt
wird.
Jede
Konfiguration
dient
unterschiedlichen
Fragestellungen
und
experimentellen
Ansätzen.
bildet
einen
Gigaseal;
danach
lässt
sich
die
Membran
je
nach
Konfiguration
unterschiedlich
zugänglich
machen.
So
lassen
sich
Einzelkanäle
oder
makroskopische
Ströme
charakterisieren,
einschließlich
Aktivierung,
Inaktivierung
und
Reaktion
auf
Liganden
oder
Modulatoren.
Grundlagenforschung,
Pharmakologie
und
Krankheitsforschung,
zum
Charakterisieren
von
Ionenkanälen,
synaptischen
Strömen
und
Wirkstoffen.
Automatisierte
Systeme
erhöhen
den
Durchsatz
und
Planar-Patch-Clamp-Technologien
ermöglichen
Hochdurchsatzmessungen.
dies
beeinträchtigt
Durchsatz
und
Messgenauigkeit.
Neue
Ansätze
verbessern
den
Durchsatz,
ohne
die
Qualität
der
Messungen
wesentlich
zu
beeinträchtigen.