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電気生理学

すべての生きた細胞や組織には、K+、Na+、Ca++、K+、Cl-などのイオンの移動から生じる電気的特性があります。組織を刺激し、電圧の変化や細胞膜を通過する電流を記録することのできる微小電極を使って、これらの電気的特性を研究することができます。電気生理学の研究には、心臓などの器官全体の電気活動の測定、あるいは、細胞膜に含まれる単一イオンチャネルの電気活動の測定が含まれます。電気活動の変化は、脳の特定部位などの機能活性、細胞膜のシグナル伝達、神経細胞の発火などに関係している場合があります。電気活動の記録には細胞外記録法と細胞内記録法があります。

電圧固定法、電流固定法、パッチクランプなどの細胞内記録法には、顕微鏡観察と顕微操作(マイクロマニピュレーション)が必要で、非常に細いガラスマイクロピペット(直径1ミクロン未満)を細胞に刺入します。細胞に対する微妙な顕微操作のため、また多くの場合(例えば、特定の神経細胞を見つけるため、など)には、厚みのある組織を刺入する必要があるため、安定性に優れ、振動が無く、電気的干渉を受けない顕微鏡システムが必要です。ウォーターディッピング対物レンズや水浸対物レンズなどの高NAで長作動距離の対物レンズは、深部イメージング・マニュピュレーター(顕微操作装置)・電極使用時に必要不可欠です。イメージングモードは、明視野、暗視野、共焦点イメージング、DIC、IR-DIC、蛍光イメージングなどが効果的です。生細胞を扱う場合には、顕微鏡上に設置する保温ステージや組織/器官用チャンバー、その他環境制御が必要になります。

画像:東京薬科大学 生命科学部 宮川博義先生、渡部重夫先生

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