પેચ-ક્લેમ્પ ટેકનિક એ ઇલેક્ટ્રોફિઝીયોલોજીકલ માપન તકનીકને આપવામાં આવેલ નામ છે. તે પ્લાઝ્મા મેમ્બ્રેનની અંદર વ્યક્તિગત ચેનલો દ્વારા આયનીય પ્રવાહોને માપવા માટે પરવાનગી આપે છે.
પેચ-ક્લેમ્પ ટેકનિક શું છે?
પેચ ક્લેમ્પ તકનીક અથવા પેચ ક્લેમ્પ પદ્ધતિ ઇલેક્ટ્રોફિઝિયોલોજીની છે, જે ન્યુરોફિઝિયોલોજીની એક શાખા છે જે સિગ્નલોના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ટ્રાન્સમિશન સાથે કામ કરે છે. નર્વસ સિસ્ટમ. આ પદ્ધતિની મદદથી, વ્યક્તિગત આયન ચેનલોની કલ્પના કરવી શક્ય છે કોષ પટલ શરીરના કોષનું. આમાં થોડા પિકોએમ્પીયર્સના પ્રવાહોના માપનો સમાવેશ થાય છે. પેચ-ક્લેમ્પ ટેકનિકનું સૌપ્રથમ વર્ણન 1976માં જર્મન બાયોફિઝિસિસ્ટ એર્વિન નેહર અને જર્મન ફિઝિશિયન બર્ટ સાકમેન દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું. ક્લેમ્પ-પેચ ટેકનિકના વિકાસ માટે બંને વૈજ્ઞાનિકોને 1991 માં ફિઝિયોલોજી અથવા મેડિસિનનું નોબેલ પારિતોષિક એનાયત કરવામાં આવ્યું હતું. આમ, પેચ-ક્લેમ્પ તકનીક દ્વારા ઇલેક્ટ્રોફિઝીયોલોજીકલ સંશોધનમાં વર્ચ્યુઅલ રીતે ક્રાંતિ આવી હતી કારણ કે તે પટલ પર વિદ્યુત વર્તણૂકનું નિરીક્ષણ કરવાની શક્યતા ખોલી હતી. પ્રોટીન વ્યક્તિગત પરમાણુઓ. પેચ શબ્દ અંગ્રેજી ભાષામાંથી આવ્યો છે અને તેનો અર્થ "પેચ" થાય છે. તે પેચ પાઈપેટની નીચે નાના પટલ વિભાગનો ઉલ્લેખ કરે છે, જેનો ઉપયોગ માપન ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે થાય છે. માપન પ્રક્રિયા દરમિયાન, મેમ્બ્રેન પેચને નિશ્ચિત સંભવિતતાઓ સાથે નિશ્ચિત અથવા ક્લેમ્પ્ડ (ક્લેમ્પ કરવા માટે) કરવામાં આવે છે.
કાર્ય, અસર અને ઉદ્દેશો
પેચ-ક્લેમ્પ તકનીક એ ઇલેક્ટ્રોફિઝીયોલોજીકલ વિશ્લેષણ પદ્ધતિ છે. તે જૈવિક હકીકત પર આધારિત છે કે કોશિકાઓમાં મોટી સંખ્યામાં છિદ્રો અને આયન ચેનલો છે. દરેક કોષની અંદર અને બહાર વિવિધ આયન સાંદ્રતા અથવા ચાર્જ થાય છે, જે કોષની શારીરિક સ્થિતિ પર આધાર રાખે છે. પટલનું લિપિડ બાયલેયર અભેદ્ય નથી પાણી પરમાણુઓ તેમજ આયનો. તેમ છતાં, ચાર્જ થયેલ કણોનું વિનિમય સમગ્રમાં થાય છે કોષ પટલ અનિયમિત અંતરાલો પર. આનું કારણ આયન ચેનલોની વોલ્ટેજ અવલંબન છે. જો ચોક્કસ મેમ્બ્રેન સંભવિત પહોંચી જાય, તો ચેનલો "બધા અથવા કંઈ નહીં" ના સિદ્ધાંત અનુસાર ખોલવામાં આવે છે. આ બરાબર છે જ્યાં પેચ ક્લેમ્પ ટેકનિક આવે છે. આ રીતે, માપન પાઈપેટને પેનિટ્રેટ કર્યા વિના આયન ચેનલમાં આગળ વધારવામાં આવે છે. કોષ પટલ. આ રીતે, સ્થાનિક વિદ્યુત સંભવિત ચોક્કસ રીતે નક્કી કરી શકાય છે. લિકેજ પ્રવાહો, જે માપના પરિણામને અસર કરી શકે છે, સામાન્ય રીતે પાઇપેટની ધાર અને કોષ પટલ વચ્ચેના વિદ્યુત રીતે અત્યંત ચુસ્ત જોડાણો દ્વારા ટાળી શકાય છે. પેચ ક્લેમ્પ પદ્ધતિ વોલ્ટેજ ક્લેમ્પ તકનીક પર આધારિત છે. આ તકનીક 1930 ના દાયકામાં અમેરિકન બાયોફિઝિસ્ટ કેનેથ સ્ટુઅર્ટ કોલ (1900-1984) દ્વારા અકબંધ ચેતા કોષો પરના પ્રવાહોને માપવા માટે વિકસાવવામાં આવી હતી. વોલ્ટેજ ક્લેમ્પમાં, કમાન્ડ અથવા હોલ્ડિંગ વોલ્ટેજ પ્રદાન કરવા માટે કોષમાં બે ઇલેક્ટ્રોડનું નિવેશ થાય છે. તે જ સમયે, અન્ય ઇલેક્ટ્રોડનો ઉપયોગ પટલમાં થતા પ્રવાહોને રેકોર્ડ કરવા માટે થાય છે. જો ન્યુરોફિઝિયોલોજિસ્ટ a ના ચોક્કસ વિસ્તારોમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહના પ્રવાહ વિશે જાણવા માંગતા હોય ચેતા કોષ પટલ, તેઓ પેચ ક્લેમ્પ તકનીકનો ઉપયોગ કરે છે. આ કરવા માટે, તેઓ કોષની બહારની બાજુએ મૂકવામાં આવેલ બારીક કાચની પીપેટનો ઉપયોગ કરે છે. હાયપોડર્મિક સિરીંજની મદદથી તેને એસ્પિરેટ કરીને નકારાત્મક દબાણ બનાવી શકાય છે. આ પ્રક્રિયાને કારણે પટલ અનુરૂપ સ્થાન પર સહેજ ફૂંકાય છે. નકારાત્મક દબાણ ખાતરી કરે છે કે કાચ પટલ સાથે જોડાયેલ છે. આના પરિણામે પટલના બાકીના ભાગમાંથી પિપેટમાં નાના પટલના સ્થળને વિદ્યુત રીતે અલગ કરવામાં આવે છે. વિદ્યુત પ્રવાહોને માપવા માટે, ન્યુરોફિઝિયોલોજિસ્ટ્સ પેચ ક્લેમ્પ એમ્પ્લીફાયરનો ઉપયોગ કરે છે. આ એક વિશિષ્ટ માપન ઉપકરણ છે. આદર્શ કિસ્સામાં, વૈજ્ઞાનિક વ્યક્તિગત આયન ચેનલોના વિદ્યુત ગુણધર્મો વિશે માહિતી મેળવવા માટે ઉપકરણનો ઉપયોગ કરી શકે છે. આયન ચેનલો નિયમન કરે છે, ઉદાહરણ તરીકે, ના પ્રવાહ અને આઉટફ્લો સોડિયમ ચેતા કોષોમાં આયનો, જે હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે. તપાસ મનુષ્યો, છોડ કે પ્રાણીઓના કોષો પર થાય છે. પેચ-ક્લેમ્પ પદ્ધતિ સામાન્ય રીતે માપન સ્ટેશન પર કરવામાં આવે છે જેમાં વિવિધ ઉપકરણોનો સમાવેશ થાય છે. વાઇબ્રેશન-ડેમ્પ્ડ મેઝરિંગ ટેબલ પર કહેવાતા ફેરાડે કેજ છે, જે ઇલેક્ટ્રિકલ કવચ તરીકે કામ કરે છે. વધુમાં, પેચ પિપેટને સ્થિતિમાં લાવવા માટે માઇક્રોમેનિપ્યુલેટર સહિત એક ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ ઉપલબ્ધ છે. વધુમાં, પિપેટ ધારક પ્રી-એમ્પ્લીફાયર સાથે જોડાણ ધરાવે છે, જ્યારે નમૂના ધારક બાથ ઇલેક્ટ્રોડ સાથે જોડાયેલ છે. પેચ ક્લેમ્પ એમ્પ્લીફાયર પ્રી-એમ્પ્લીફાયર સિગ્નલને વિસ્તૃત કરવા માટે કાર્ય કરે છે. DUT તેમજ પેચ પાઈપેટનું નિરીક્ષણ કરવા માટે મોનિટર પણ આપવામાં આવે છે. મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં, ડિજિટલ રેકોર્ડિંગને સક્ષમ કરવા માટે માપન ટેબલ પર કમ્પ્યુટર અને કેટલાક ડેટા સ્ટોરેજ ઉપકરણો પણ ઉપલબ્ધ છે.
જોખમો, આડઅસરો અને જોખમો
પેચ-ક્લેમ્પ તકનીક સાથે સંકળાયેલા કોઈ જોખમો નથી. ઉદાહરણ તરીકે, મનુષ્યો, પ્રાણીઓ અથવા છોડમાંથી કોષો દૂર કરવામાં આવે ત્યાં સુધી તેમની તપાસ કરવામાં આવતી નથી. બાહ્ય કોષ પટલમાં અપ્રતિબંધિત પ્રવેશ ભાગ્યે જ અસ્તિત્વમાં છે. આ કારણોસર, પેચ-ક્લેમ્પ પદ્ધતિ માટે કોષોને તૈયાર કરવા માટે ઘણી વખત જરૂરી છે. પેચ પીપેટ ભર્યા પછી, તેને માઇક્રોમેનીપ્યુલેટરમાં ક્લેમ્પ કરવામાં આવે છે. આ પેચ ક્લેમ્પ એમ્પ્લીફાયર સાથે જોડાયેલ છે અને અકબંધ કોષ પર ધીમેથી દબાવવામાં આવે છે. પ્રક્રિયાને મોનિટર અથવા માઇક્રોસ્કોપ દ્વારા અનુસરી શકાય છે. પીપેટની નીચે પટલનો ટુકડો બેસે છે જેને પટલ પેચ કહેવાય છે. પીપેટના પાછળના છેડે સર્જાયેલું સહેજ નકારાત્મક દબાણ પિપેટ અને પટલ વચ્ચે મજબૂત જોડાણ પૂરું પાડે છે. આ પ્રક્રિયા બાહ્ય દ્રાવણ અને કેટલાક ગીગાઓહ્મના આંતરિક ભાગ વચ્ચે વિદ્યુત પ્રતિકારના નિર્માણમાં પરિણમે છે. વૈજ્ઞાનિકો તેને "ગીગાસીલ" તરીકે પણ ઓળખે છે, જે પેચ-ક્લેમ્પ પદ્ધતિના સેલ-જોડાયેલ રૂપરેખાંકનને હાંસલ કરવાની મંજૂરી આપે છે. ઉચ્ચ ગીગાસીલ પ્રતિકારને કારણે પેચમાં આયન ચેનલમાંથી વહેતો પ્રવાહ પણ પીપેટની સામગ્રીમાંથી વહે છે. એમ્પ્લીફાયર સાથે જોડાયેલ ઇલેક્ટ્રોડને પાઈપેટના સોલ્યુશનમાં ડૂબી દેવામાં આવે છે, જે પેચ મેમ્બ્રેનની અંદર વ્યક્તિગત આયન ચેનલોની પ્રવૃત્તિઓને માપવા માટે પરવાનગી આપે છે.
