Patch-clamping mit Mikroöffnungen in Polyimide-Folien

Abstract

Die Patchclamp-Technik ist die aussagekräftigste Methode zur Untersuchung der Funktion und Regulation von Ionenkanälen. Sie basiert auf der Bildung eines engen Kontaktes zwischen der Spitze einer Glasspipette und der Membran einer Zelle, an die die Pipette herangeführt wird. Aus dem engen Kontakt resultiert ein elektrischer Widerstand im Gigaohm-Bereich zwischen der Elektrolytlösung im Innern der Pipette und der die Zelle und Pipette umgebenden Elektrolytlösung. Trotz der weitverbreiteten Verwendung dieser Methode ist die wahre Natur dieses Kontaktes und der resultierenden hochohmigen „Seal“-Bildung noch immer nicht im Detail verstanden. Zudem ist die Patchclamp-Methode zeitaufwendig und erfordert erfahrene Anwender sowie gutausgerüstete Setups. Im Moment ist noch keine Vorrichtung beschrieben, die diesen “Cell-by-cell”-Assay vollautomatisch durchführt. Dies ist jedoch die Voraussetzung für Automatisierung, Miniaturisierung und Parallelisierung, um mit dieser Methode Hochdurchsatz-Untersuchungen von pharmazeutischen Substanzen durchführen zu können. Mehrere Gruppen berichten über einen Ansatz, der die Glasspipette durch eine mikromechanisch gefertigte Siliziumstruktur ersetzen soll. Sie verwenden ein dünnes Diaphragma, in das ein mikroskopisch kleines Loch (Durchmesser im Nano- und Mikrometer-Bereich) eingebracht ist. Darauf werden Lipidvesikel aufgebracht, die per Adhäsion die Umgebung der Mikroöffnung hochohmig abdichten. Mit dieser Methode lassen sich Einzelkanalströme messen.