平面膜片鉗裝置以及平面膜片鉗系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)量隨著細(xì)胞膜的電活動(dòng)而產(chǎn)生的電流等的平面膜片鉗裝置以及平面膜片鉗系統(tǒng)。另外,還涉及使用平面膜片鉗裝置或者平面膜片鉗系統(tǒng)的藥劑的篩選方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為埋入于細(xì)胞膜中的膜蛋白質(zhì)的離子通道是與生物系的信號(hào)傳遞相關(guān)的重要的蛋白質(zhì)。在該離子通道的功能的計(jì)量、利用該功能的藥品開發(fā)中,要求計(jì)量在離子通道中流通的電流。應(yīng)對(duì)這種要求,作為計(jì)量離子通道電流的技術(shù)而開發(fā)出的方法,有膜片鉗法。
[0003]作為膜片鉗法而最初開發(fā)出的是移液管膜片鉗法,但僅能夠在單點(diǎn)記錄細(xì)胞的離子通道電流,存在無法應(yīng)用于基于多點(diǎn)計(jì)量的高通量篩選(high-throughput screening)的課題。作為解決這種課題的技術(shù),開發(fā)出了平面膜片鉗法。在平面膜片鉗法中,例如日本特表2003-511668號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)I)、日本特表2005-536751號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)等所公開那樣,在硅芯片等固體基板上設(shè)置多個(gè)微小的貫通孔,并且將細(xì)胞配置于各貫通孔上,使用電極來計(jì)量各細(xì)胞的離子通道電流,從而能夠?qū)崿F(xiàn)離子通道電流的多點(diǎn)計(jì)量。具體而言,在基板上的細(xì)胞的周圍配置巴斯溶液,在基板的貫通孔的下部配置移液管溶液,在巴斯溶液以及移液管溶液中分別配置被電導(dǎo)通的電極(上部電極以及下部電極),向電極之間外加膜電位,從而測(cè)定離子通道電流。
[0004]本發(fā)明的發(fā)明人等在此之前對(duì)平面膜片鉗法提出了各種改進(jìn)。例如,在日本特開2009-204407號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)以及Urisu et al.,Analytical and B1analyticalChemistry,(2008),391: 2703-2709(非專利文獻(xiàn)I)中公開了如下的培養(yǎng)型平面膜片鉗裝置,該培養(yǎng)型平面膜片鉗裝置通過在基板貫通孔的周邊設(shè)置細(xì)胞外基質(zhì)形成物質(zhì),延長(zhǎng)配置在貫通孔的開口部的細(xì)胞的壽命,能夠一邊培養(yǎng)細(xì)胞一邊測(cè)定離子通道電流。在國際專利公開第2013/094418號(hào)小冊(cè)子(專利文獻(xiàn)4)中公開了如下的平面膜片鉗裝置,該平面膜片鉗裝置通過無機(jī)多孔質(zhì)材料構(gòu)成電極容器末端,通過使用密封有飽和電極溶液的電極部(鹽橋型電極部)而防止膜電位變動(dòng),減少干擾,提高電流測(cè)定精度。在國際專利申請(qǐng)第PCT/JP2013/57976號(hào)(W02014/045618:專利文獻(xiàn)5)中記載了如下的平面膜片鉗裝置,該平面膜片鉗裝置通過在細(xì)胞培養(yǎng)基板的包括貫通孔在內(nèi)的細(xì)胞配置區(qū)域形成用突起部圍成的細(xì)胞固定位置,能夠在限制神經(jīng)元移動(dòng)的同時(shí)構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng),從而提高電流測(cè)定精度。
[0005]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特表2003-511668號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特表2005-536751號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)3:日本特開2009-204407號(hào)公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)4:國際公開第2013/094418號(hào)[0011 ] 專利文獻(xiàn)5:國際公開第2014/045618號(hào)
[0012]非專利文獻(xiàn)
[0013]非專利文南犬1: Urisu et al.,Analytical and B1analytical Chemistry ,(2008),391:2703-2709
[0014]然而,在平面膜片鉗裝置中,在基板貫通孔下配置有保持移液管溶液等導(dǎo)電性液體的貯液部,并且為了進(jìn)行該液體的導(dǎo)入、更換而在貯液部上連結(jié)有送液排液用的流路。下部電極通常設(shè)置于該流路。但是,導(dǎo)電性液體容易經(jīng)由該送液排液流路而泄漏,并且在不進(jìn)行測(cè)定時(shí),電流也容易經(jīng)由該送液排液用流路向下部電極泄漏,存在電極容易劣化的課題。
[0015]另外,在將平面膜片鉗裝置應(yīng)用于各種篩選的情況下,其高通量化非常重要。理論上,能夠通過配置多個(gè)單一通道的膜片鉗裝置來實(shí)現(xiàn)高通量化。但是,在該結(jié)構(gòu)的膜片鉗裝置中,存在裝置整體大型化、成本提高,而且必須在每個(gè)裝置上配置電極,需要進(jìn)行裝置的維護(hù)、更換的操作的課題。
[0016]特別是,在培養(yǎng)型平面膜片鉗法中,如上述日本特開2009-204407號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)所記載那樣,使用在貫通孔的周邊附著有細(xì)胞外基質(zhì)形成物質(zhì)的基板。因此,如上述國際公開第2013/094418號(hào)小冊(cè)子(專利文獻(xiàn)4)所公開那樣,在被捕獲的細(xì)胞的細(xì)胞膜與基板表面之間產(chǎn)生微小的間隙,由此密封電阻降低,在此基礎(chǔ)上又因?yàn)樵谠撻g隙中流通的漏電流,存在干擾電流相對(duì)于外加膜電位的變動(dòng)變大的課題。因此,為了減少外加膜電位的變動(dòng),使用精密且纖細(xì)的電極部(鹽橋型電極部),該電機(jī)部通過將對(duì)銀線表面進(jìn)行氯化后的AgCl/Ag線收容于容器中,利用分別以飽和狀態(tài)溶解有KCl以及AgCl的飽和電解液填充容器,在此基礎(chǔ)上利用無機(jī)多孔質(zhì)材料構(gòu)成電極容器末端,封閉飽和電極溶液而得到。電極部在每次短期(例如I天等)使用時(shí)都需要進(jìn)行電極部的拆解、清洗、飽和電解液的更換、以及電極部本身的更換等操作。在進(jìn)行鹽橋型電極部?jī)?nèi)的飽和電解液的更換時(shí),需要細(xì)心注意以便不使氣泡進(jìn)入,其結(jié)果是,維護(hù)所需的操作、時(shí)間增多。在多通道的情況下,維護(hù)更加繁瑣。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0017]發(fā)明要解決的課題
[0018]本發(fā)明的發(fā)明人等鑒于這種課題而進(jìn)行了深入研究,其結(jié)果是,提出了如下結(jié)構(gòu)的平面膜片鉗裝置,由此解決了上述課題,該平面膜片鉗裝置在與基板的細(xì)胞配置面相反側(cè)的貯液部和電極部之間的送液排液流路上配置閥(優(yōu)選為微型閥),通過該閥來控制電解液的流通以及電導(dǎo)通的允許/停止。
[0019]用于解決課題的方法
[0020]S卩,本發(fā)明的主旨如下。
[0021][I] 一種平面膜片鉗裝置,具有:
[0022]電絕緣性基板,其包括具有細(xì)胞配置區(qū)域的第一表面以及作為該第一表面的相反面的第二表面,并且所述電絕緣性基板在細(xì)胞配置區(qū)域內(nèi)具有不使細(xì)胞通過但能夠使液體通過的貫通孔;
[0023]第一貯液部,其以能夠與貫通孔連通的方式設(shè)置在電絕緣性基板的第一表面?zhèn)?,且用于保持第一?dǎo)電性液體;
[0024]第一電極部,其配置為能夠經(jīng)由第一導(dǎo)電性液體而與第一貯液部電導(dǎo)通;
[0025]第二貯液部,其以能夠與貫通孔連通的方式設(shè)置在電絕緣性基板的第二表面?zhèn)?,且用于保持第二?dǎo)電性液體;
[0026]第二電極部,其配置為能夠經(jīng)由第二導(dǎo)電性液體而與第二貯液部電導(dǎo)通;
[0027]送液流路,其與第二貯液部連結(jié),并向第二貯液部輸送第二導(dǎo)電性液體;
[0028]排液流路,其與第二貯液部連結(jié),并從第二貯液部排出第二導(dǎo)電性液體;以及
[0029]閥,其設(shè)置于送液流路以及/或者排液流路,能夠允許或者停止第二導(dǎo)電性液體的流通,并且能夠允許或者停止第二貯液部與第二電極部的電導(dǎo)通。
[0030][2]在[I]所述的平面膜片鉗裝置的基礎(chǔ)上,電絕緣性基板分別具有多個(gè)細(xì)胞配置區(qū)域以及與所述多個(gè)細(xì)胞配置區(qū)域?qū)?yīng)的貫通孔,并且所述電絕緣性基板與多個(gè)細(xì)胞配置區(qū)域?qū)?yīng)地設(shè)置有多個(gè)第二貯液部,
[0031]送液流路具有:送液主流路、以及從送液主流路分支且分別與多個(gè)第二貯液部連結(jié)的多個(gè)送液支流路,
[0032]排液流路具有:分別與多個(gè)第二貯液部連結(jié)的多個(gè)排液支流路、以及多個(gè)排液支流路匯合而成的排液主流路,
[0033]第二電極部設(shè)置于送液主流路以及/或者排液主流路,
[0034]閥設(shè)置于各送液支流路以及/或者各排液支流路。
[0035][3]在[I]或[2]所述的平面膜片鉗裝置的基礎(chǔ)上,閥關(guān)閉時(shí)的閥前后的電阻值為I兆歐姆以上。
[0036][4]—種平面膜片鉗系統(tǒng),具備:[I]至[3]中任一項(xiàng)所述的平面膜片鉗裝置;
[0037]控制所述平面膜片鉗裝置的各閥的開閉的控制部;以及
[0038]檢測(cè)所述平面膜片鉗裝置的各電極部的電信號(hào)的電檢測(cè)部。
[0039][5]在[4]所述的平面膜片鉗系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,所述平面膜片鉗系統(tǒng)具有多個(gè)所述平面膜片鉗裝置。
[0040][6]在[4]或[5]所述的平面膜片鉗系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,所述平面膜片鉗系統(tǒng)還具備光檢測(cè)部,所述光檢測(cè)部檢測(cè)來自配置于所述平面膜片鉗裝置中的細(xì)胞的光信號(hào)。
[0041][7] —種方法,使用[I]至[3]中任一項(xiàng)所述的平面膜片鉗裝置、或者[4]至[7]中任一項(xiàng)所述的平面膜片鉗系統(tǒng),篩選對(duì)神經(jīng)網(wǎng)造成影響的藥劑。
[0042]發(fā)明效果
[0043]根據(jù)本發(fā)明的平面膜片鉗裝置,由于能夠通過閥來控制與基板(2)下部的貯液部連結(jié)的送液排液流路中的液體(電解液等)的流通以及電導(dǎo)通,因此能夠可靠地防止經(jīng)由送液排液流路產(chǎn)生的漏液、漏電。由此,能夠防止因不進(jìn)行測(cè)定時(shí)的漏電而導(dǎo)致的電極的劣化。另外,基板下部的貯液部的液體的更換也變得更加容易。
[0044]另外,在配置有多個(gè)平面膜片鉗裝置的多通道型膜片鉗中,也能夠使電極部共用化,能夠簡(jiǎn)化/縮短電極部的維護(hù)操作。特別是,在電極部的維護(hù)操作繁瑣的培養(yǎng)型平面膜片鉗裝置中,該電極部的維護(hù)操作的簡(jiǎn)化/縮短的優(yōu)點(diǎn)顯著增大,有助于裝置的高通量化。此外,通過電極部的共用化,還能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化。
[0045]此外,根據(jù)設(shè)置有多個(gè)本發(fā)明的平面膜片鉗裝置的復(fù)合型的平面膜片鉗系統(tǒng),在膜片鉗裝置之間也能夠使電極部共用化。由此,實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的高通量化。
【附圖說明】
[0046]圖1是示出單一通道型平面膜片鉗裝置(I)的結(jié)構(gòu)的一例的簡(jiǎn)圖。
[0047]圖2是示出鹽橋型電極部(7、70的結(jié)構(gòu)的一例的簡(jiǎn)圖。
[0048]圖3(a)?(C)是示出微型閥(31)的結(jié)構(gòu)的一例的簡(jiǎn)圖。圖3(a)是微型閥(31)的立體圖,圖3(b)是圖3(a)的微型閥(31)的俯視圖,圖3(c)示出圖3(a)的微型閥(31)的a-a'以及b-K剖視圖。在圖3(a)?(c)中,左側(cè)的圖示出關(guān)閉狀態(tài)的微型閥(31),右側(cè)的圖示出打開狀態(tài)的微型閥(31)。
[0049]圖4A以及B是示出多通道型平面膜片鉗裝置(Ia)的結(jié)構(gòu)的一例的簡(jiǎn)圖。
[0050]圖4A以及B是示出多通道型平面膜片鉗裝置(Ia)的結(jié)構(gòu)的一例的簡(jiǎn)圖。
[0051]圖4C是示出設(shè)置有兩個(gè)電極部的情況的多通道型平面膜片鉗裝置的結(jié)構(gòu)的一例的簡(jiǎn)圖。
[0052]圖5(a)是示出設(shè)置有多個(gè)多通道型平面膜片鉗裝置(Ia)的復(fù)合多通道型平面膜片鉗裝置(Ib)的結(jié)構(gòu)的一例的簡(jiǎn)圖。圖5(b)是用于對(duì)圖5(a)的復(fù)合多通道型平面膜片鉗裝置(Ib)所具有的流路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一例進(jìn)行說明的概念圖。圖5(c)是示出圖5(a)的復(fù)合多通道型平面膜片鉗裝置(Ib)中的配置四個(gè)多通道型平面膜片鉗基板的基板配置區(qū)域的簡(jiǎn)圖。
[0053]圖6是示出多通道(5通道)型平面膜片鉗基板的一例的簡(jiǎn)圖