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2.3 Elektrophysiologische und biophysikalische Methoden
Die Perfusionseinrichtung dient dem Austausch der cis- und transseitig eingesetzten
Lösungen ohne den Bilayer zu zerstören und ermöglicht damit die Vermessung eines
einzelnen Kanals unter verschiedenen Bedingungen. Sie besteht aus zwei 60 ml Plas-
tikspritzen, die über Silikonschläuche mit dünnen Glaskapillaren verbunden sind. Diese
Kapillaren werden gleichzeitig in eine der Lösungen abgesenkt. Beim Perfusionsvorgang
wird mit einer der Spritzen das gleiche Volumen an Elektrolyt aus der Kammer abge-
saugt wie simultan über die andere Spritze an neuer Lösung zugeführt wird. Dabei kann
bei einem 20-fachen Volumenverhältnis (60 ml Spritzeninhalt zu 3 ml Kammerinhalt)
von einem völligen Austausch der Elektrolytlösungen ausgegangen werden.
2.3.4 Elektrischer Aufbau
Die elektrophysiologische Vermessung eines Ionenkanals wird erst durch einen geschlosse-
nen Stromkreis über die Spannungsquelle, die Elektroden, die Elektrolytlösungen sowie
die Membran mit fusioniertem Kanal möglich.
Dieses kann durch ein Ersatzschaltbild (Abbildung 2.5) verdeutlicht werden. Dabei ent-
sprechen die Elektrolytlösungen in den Halbkammern den Platten eines Plattenkonden-
sators, die Membran kann mit dem Dielektrikum zwischen den Platten gleichgesetzt
werden. Die entsprechende spezifische Membrankapazität CM ergibt sich aus Dicke und
Dielektrizitätskonstante des Bilayers und ist bei biologischen Membranen weitestgehend
konstant (CM ∼ = 1 µF ·cm −2 ). Fusioniert ein Ionenkanal in die Membran, so kann er
näherungsweise als ein der Membrankapazität parallel geschalteter Widerstand RM be-
trachtet werden. Der Kehrwert dieses Widerstandes wird als Leitwert gemessen. Dem
gegenüber ist der in Serie geschaltete Widerstand der Elektroden und Elektrolyte REl
vernachlässigbar.
Die verwendeten Ag/AgCl-Elektroden bestehen aus einem Silberdraht (0,5 mm ∅, Roth),
der in 1 M KCl für ca. 15 Minuten bei 5 V chloriert wird. Um Grenzflächenpotenziale an
den entstandenen Silberchloridschichten zu minimieren, werden die Elektroden in einer
Glaskapillare (1,5 mm ∅) mit agarosehaltiger Kaliumchloridlösung (2 % (v/v) Agarose,
2 M KCl, 10 mM Mops/Tris pH 7) umhüllt.
Die Elektroden bilden über die Elektrolytlösungen und den Kanal einen Stromkreis mit
dem Operationsverstärker (Headstage, CV-5-1GU, Axon Instruments), mit dem zum
Einen konstante Klemmspannungen an den Bilayer angelegt als auch die fließenden Strö-
me detektiert, transformiert und zum Hauptverstärker (Gene Clamp 500b, Axon Instru-
ments) weitergeleitet werden. Von dort werden die Signale über einen Analog/Digital-
Wandler (Digidata 1200, Axon Instruments) an die PCI-Karte des Messrechners überge-
ben. Die Elektrode der transseitigen Messkammer ist mit dem Eingang der Headstage
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