平面膜片钳装置以及平面膜片钳系统的制作方法_3

文档序号:9793511阅读:来源:国知局
(3)是非常微小的孔,因此也可以不使用细胞培养液,从开始起使用移液管溶液来培养细胞(5)。细胞培养液可以与第一导电性液体中使用的细胞培养液相同,也可以是具有不同组成的培养液。对于移液管溶液而言,只要是膜片钳法中使用的移液管溶液则可以是任意的溶液。也可以在第二导电性溶液中溶解与离子通道的开闭相关的化学物质、用于其他实验的试剂而使用。在其他方式中,能够以在细胞膜上开设微小的孔为目的,将添加了细胞膜穿孔性的抗生素的第二导电性液体导入第二贮液部(60。作为细胞膜穿孔性的抗生素,能够列举多烯系的抗生素,例如两性霉素B、制霉菌素、纳他霉素等。
[0080]对于第一贮液部(6)以及第二贮液部(6,)(有时将他们统称作“於液部”。)而言,只要满足配置为保持导电性液体并且能够使电极部(7、7Q对导电性液体通电的要求,则能够采取任意的结构。例如,贮液部(6、60也可以是孔(well)。另外,也可以通过在基板(2)的第一表面(2S)侧以及/或者第二表面(2SQ侧层叠绝缘性的隔离构件(11、110,在隔离构件(IUll7 )的与贮液部(6、6')对应的位置设置切口部,从而形成贮液部(6、6')。将存在于第一表面的隔离构件作为第一隔离构件(11),将存在于第二表面的隔离构件作为第二隔离构件(11Q。此外,也可以通过在第一隔离构件(11)的基板相反侧的最外周配置第一板构件(12),在板构件上配置盖构件(13),从而将第一贮液部(6)构成为封闭空间或者液密。也可以在第二隔离构件(IV )的基板相反侧进一步配置第二板构件(12'),液密性地构成第二贮液部(6,)。在第二板构件(12,)上贯通有与第二贮液部(6,)连结的送液流路(8)以及排液流路(9)0
[0081]不一定限定于此,隔离构件(11、11')只要是绝缘性的构件则可以是任意的构件,可以是与绝缘性基板(2)相同的材料,也可以是与绝缘性基板(2)不同的材料。从抑制因激光激励而产生的散射光的观点出发,优选第一表面(2S)侧的第一隔离构件(11)由光不透过性的材料构成。另一方面,从进行显微镜观察的观点出发,优选第二表面(2SQ侧的第二隔离构件(IV )由透光性的材料构成。
[0082]另外,在第二贮液部(6,)上连结有向第二贮液部(6,)输送第二导电性液体的送液流路(8)、以及从第二贮液部(6,)排出第二导电性液体的排液流路(9)。送液流路(8)以及排液流路(9)的材料是任意的,可以由Telfon(注册商标)、氯乙烯等的管构成,但从设置后述的阀(10)的观点出发,优选使用通过在硅基板的表面上通过光刻而形成有抗蚀剂图案的模具等,向PDMS(聚二甲基娃氧烧)、RTV(room temperature vuIcanizing:室温固化型)橡胶等硅酮橡胶进行转印而形成的微型流路等。通过使用这种微型流路,平面膜片钳装置的组装变得非常容易,能够避免流路偏移等不良情况。送液流路(8)以及排液流路(9)的尺寸也是任意的,例如宽度为ΙΟΟμπι,高度约为50μπι。送液流路(8)与贮存第二导电性液体的贮液槽连结,通过配置在流路的任意位置的栗向流路内送液。所输送的第二导电性液体通过排液流路(9)而排出。栗可以是压力施加驱动式,也可以是吸引驱动式。优选为,栗是配置在排液流路(9)中的液体吸引设备,能够向第二贮液部(60施加负压。通过施加负压,能够使因存在于贯通孔(3)中的细胞(5)而得到的贯通孔(3)的密封更加牢固。由此,能够提高细胞(5)与电绝缘性基板(2)之间的密封电阻。另一方面,在其他方式中,还能够以对细胞膜进行穿孔为目的而施加更强的负压,也能够实现全细胞模式。
[0083]另外,以经由第二导电性液体与第二贮液部(6')电导通的方式配置第二电极部(7')。该第二电极部(7')通常设置于送液流路(8)或者排液流路(9),配置为在向该流路内导入第二导电性液体的情况下与第二导电性液体接触。由此,能够借助第二电极部(7')测定第二贮液部(67 )以及各流路内的第二导电性液体的电位。另外,能够经由第二电极部(7,)向第二贮液部(6')以及各流路内的第二导电性液体施加任意的电压。
[0084]需要说明的是,作为第一电极部(7)以及第二电极部(7Q(有时将它们统一称作“电极部”。),能够使用以往的平面膜片钳装置中使用的公知的各种电极部。但是,已知在上述的培养型的平面膜片钳装置中,与移液管膜片钳装置、非培养型的平面膜片钳装置相比,密封电阻非常低,容易产生因电极的界面电位变动而造成的噪声电流。因此,从极力防止电极的界面电位变动而减少噪声电流的观点出发,在本发明中,作为电极部,优选使用本发明的发明人等在国际专利公开第2013/094418号小册子(专利文献4)等中公开的盐桥型电极部。在图2中示意性地示出这种盐桥型电极部的结构的一例。图2的盐桥型电极部(7、70具有如下结构:将对银线表面进行氯化而得到的Ag/AgCl电极(16)收纳于被KCl饱和溶液即电极溶液(15)充满的电极容器(14)内,利用无机多孔质材料(I7)对与移液管溶液接触的电极容器(14)前端进行密封。Ag/AgCl电极(16)经由电极管脚(18)而与导线相连。通过这种结构,即使移液管溶液的氯浓度变动,Ag/AgCl电极(16)和与之接触的电极溶液(15)之间的界面电位也基本不发生电位变动,因此能够将噪声电流确保为非常低。
[0085]此外,在图1的单一通道装置(I)中,在送液流路(8)以及/或者排液流路(9)中设置有阀(10)。该阀(10)构成为,能够允许或者停止第二导电性液体的流通,并且能够允许或者停止第二贮液部(6Q与第二电极部(70的电导通。即,在阀(10)打开的情况下,允许第二导电性液体的流通,并且使第二导电性液体通过而允许电导通,另一方面,在阀(10)关闭的情况下,通过阀(10)使第二导电性液体分离,并且通过阀(10)前后的电阻值来切断电导通。在此,也可以在送液流路(8)以及排液流路(9)的双方配置阀(10)。在这种情况下,这些阀(10)可以统一地控制开闭,也可以独立地控制开闭。另一方面,也可以仅在送液流路(8)或者排液流路(9)的任一者配置阀(10)。在这种情况下,只要在配置有阀(10)的流路设置第二电极部(70即可。
[0086]因此,阀(10)是非导电性或者绝缘性阀。具体而言,关闭时的电阻值例如优选为I兆Ω以上,更优选为3兆Ω以上,进一步优选为5兆Ω以上,更进一步优选为10兆Ω以上。对于电阻值的上限值并不特别限制。
[0087]阀(10)的种类并不限制,作为例子,可列举出能够对微型流路进行开闭的微型阀。微型阀是允许/停止微型流路内的液体的流通的阀,通常具有由挠性材料形成的微型流路、与微型流路邻接地配置的可动阀、以及能够驱动可动阀的驱动系统。在微型阀打开时,可动阀位于实质上不压迫微型流路的位置,允许流路内的液体的流通。在微型阀关闭时,通过驱动系统使可动阀位移至压迫微型流路的位置,使微型流路变形而关闭流路内孔,停止流路内的液体的流通。作为驱动系统,能够列举使用压缩空气(compressed air)、液体等流体压力作为驱动源的压力驱动系统、基于压电元件等的机械驱动系统等。已知各种各样的这种微型阀,在本发明中能够任意使用,作为一例,能够列举Stephen Quake等公开的液压控制微型阀(Journal of Applied Physics,vol95,(2004)393-398)等。
[0088]在此,参照图3(a)?(c)对本发明的平面膜片钳装置中的微型阀的结构的一例进行说明。但是,能够在本发明中使用的微型阀决不限定于此。图3(a)是微型阀(31)的立体图,图3(b)是图3(a)的微型阀(31)的俯视图,图3(c)示出图3(a)的微型阀(31)的A-A'以及B-B7剖视图。图3(a)?(c)所示的微型阀(31)是压缩空气驱动型的微型阀(31),具有由挠性材料构成的微型流路(32)(相当于送液流路(8)或者排液流路(9))、配置在微型流路(32)下方的能够膨胀/收缩的压缩空气垫(33)(可动阀)、以及与压缩空气垫(33)连结的压缩空气线(21)。通过压缩空气线(21)将压缩空气导入到压缩空气垫(33)内、或者将压缩空气从压缩空气垫(33)排出,从而构成借助压缩空气的压力使压缩空气垫(33)膨胀/收缩的压缩空气驱动系统。在这种微型阀(31)中构成为,微型流路(32)与压缩空气垫(33)相互固定,并且当压缩空气垫(33)膨胀时,与微型流路(32)下表面邻接的压缩空气垫(33)上表面向上方位移而压迫微型流路(32)下表面,使微型流路(32)的内孔变形,形成变形部(34)进行封闭。由此,在微型阀(31)的打开状态(图6(a)?(c)的左侧的图)下,压缩空气垫(33)处于收缩状态,微型流路(32)的内孔开放,因此处于允许内部的液体的流通的状态。另一方面,在微型阀(31)的关闭状态(图6(a)?(c)的右侧的图)下,从压缩空气线(21)(压缩空气驱动系统)向压缩空气垫(33)导入压缩空气而使其膨胀,使微型流路(32)变形而对其进行封闭,处于停止内部的液体的流通的状态。然后,当再次使微型阀(31)成为打开状态时(图6(a)?(c)的左侧的图),通过压缩空气线(21)(压缩空气驱动系统)从压缩空气垫(33)排出压缩空气而使压缩空气垫(33)收缩,使微型流路(32)的变形恢复,再次开始进行内部的液体的流通。这样,能够通过微型阀(31)来控制微型流路(32)(送液流路(8)或者排液流路(9))内的液体(第二导电性液体)的流通。
[0089]需要说明的是,在本发明中使用的微型阀(31)构成为,不仅能够允许/停止送液流路(8)或者排液流路(9)内的第二导电性液体的流通,还能够允许/停止经由第二导电性液体进行的第二贮液部(6Q与第二电极部(7Q的电导通。为了实现这种微型阀(31),优选利用具有电绝缘性且挠性优异的材料形成至少微型阀(31)部分的微型流路(32)(送液流路(8)或者排液流路(9))。由此,在通过可动阀将微型流路(32)压迫/变形时,微型流路(32)内孔充分变形,其内孔的空隙通过绝缘性材料而被完全封闭,能够将电导通切断。作为这种具有电绝缘性且挠性优异的材料,例如能够列举PDMS (聚二甲基硅氧烷)、RTV ( roomtemperature vulcanizing:室温固化型)橡胶等娃酮橡胶。
[0090]此外,为了通过微型阀(31)切断微型流路(32)的电导通,与停止液体的流通的情况相比,需要通过可动阀更加强烈地压迫微型流路(32),从而更加可靠地封闭微型流路
(32)的内孔。为此所需的可动阀的位移量、压力等根据微型阀(31)的结构而有所不同,因此不能统一地规定,但本领域技术人员能够考虑微型阀(31)的结构而容易地确定,以便达到足够的电阻值(例如,优选为I兆Ω以上,更优选为3兆Ω以上,进一步优选为5兆Ω以上,更进一步优选为10兆Ω以上)。
[0091]按照以下的顺序使用具有上述结构的图1的单一通道装置(I)进行细胞的离子通道电流的测定。
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