---------旭月（北京）科技有限公司 供稿

非損傷性掃描離子選擇電極技術(shù)及其在后基因組時(shí)代的應(yīng)用

許越^1,2,3) Joseph G. Kunkel³⁾ Alan Shipley⁴⁾ 張平⁵⁾ 王世強(qiáng)⁶⁾

張旭家⁷⁾ 何奕昆⁸⁾ 印莉萍⁸⁾ 楊黃恬⁹⁾ 上官宇¹⁾ 葉鑫生¹⁰⁾

( ¹⁾美國揚(yáng)格公司，YoungerUSA Company, P.O. Box 37106, Raleigh, NC 27627 USA

²⁾Department of Botany, North Carolina State University, Raleigh, NC 27695 USA

³⁾Vibrating Probe Facility, University of Massachusetts, Amherst, MA 01003 USA

⁴⁾Applicable Electronics Inc., P.O. Box 589, Forestdale, MA 02644 USA

⁵⁾Department of Physiology, Yale University, New Haven, CT 06520 USA

⁶⁾北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，生理學(xué)與生物物理學(xué)系/生物膜與生物工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，

北京 100871

⁷⁾中國科學(xué)院生物物理所，生物大分子國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101

⁸⁾首都師范大學(xué)，生命科學(xué)學(xué)院， 北京 100037

⁹⁾中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院/上海第二醫(yī)科大學(xué)健康科學(xué)研究所, 上海 200025

¹⁰⁾國家自然科學(xué)基金委員會，生命科學(xué)部，北京 100085 )

摘要 非損傷性掃描離子選擇電極技術(shù)(Scanning Ion-selective Electrode Technique: SIET‘讀音:斯愛特’)在不接觸被測生物樣品－即：在保持被測生物醫(yī)學(xué)樣品完整和近乎實(shí)際生理環(huán)境的狀態(tài)下，獲得進(jìn)出樣品的各種分子和離子的信息。該技術(shù)不僅能夠測量離子及分子靜止?fàn)顟B(tài)下的絕對濃度，而且還可以測量它們進(jìn)出生物樣品的運(yùn)動速率及運(yùn)動方向。SIET可以圍繞被測的單個(gè)或多個(gè)細(xì)胞、組織甚至器官進(jìn)行靈活、方便而準(zhǔn)確的立體測量并獲得被測物體周圍的離子或分子的三維立體數(shù)據(jù)。目前，SIET不但可以測量H⁺,Ca²⁺,K⁺,Al³⁺,K⁺,Cd²⁺,Cl^－和O₂，CO₂，NO及溫度等參數(shù)，而且可以同時(shí)采集多種離子及參數(shù)，為獲得生物樣品外分子或離子運(yùn)動的有關(guān)信息提供了良好的實(shí)驗(yàn)平臺。

關(guān)鍵詞 非損傷性電生理技術(shù),離子選擇性電極,離子跨膜運(yùn)輸,SIET

中圖分類號 Q2, Q6, R3, R4, R9, S1, TB37, X8
　

通訊聯(lián)系人. Yue (Jeff) Xu, YoungerUSA Co., P.O. Box 37106, Raleigh, NC 27627 USA

E-mail: jeff@youngerusa.com
　

1. 前言
基因組研究后期所面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)就是如何理解和確認(rèn)那些未知的或者人工表達(dá)的蛋白質(zhì)功能，特別是細(xì)胞質(zhì)膜上的離子的運(yùn)輸載體本身的研究，以及由這些蛋白質(zhì)所產(chǎn)生的眾多信息是如何被細(xì)胞正確地整合到一起的？非損傷性掃描離子選擇電極技術(shù)(Scanning IonSelective Electrode Technique: SIET‘讀音: 斯愛特’)作為一個(gè)綜合性較強(qiáng)電生理技術(shù)成為迎接這一挑戰(zhàn)的理想工具。

SIET技術(shù)的核心是離子和分子選擇性微電極(以下簡稱：離子電極)(見圖1a)，由Kühtreiber和 Jaffe在1990年設(shè)計(jì)的一套由計(jì)算機(jī)控制的自動定位測量系統(tǒng)演變發(fā)展而成^[1]。其中Kunkel，Shipley和Karplus于1996年在計(jì)算機(jī)控制、信號放大和三維測量方面做了較大的改進(jìn)，并將其定名為SIET。由于SIET能夠以非損傷的方式測量到進(jìn)出生物材料的離子以及分子的運(yùn)動速率，并隨著離子/分子電極種類的不斷增多以及電子線路技術(shù)和計(jì)算機(jī)硬件軟件的逐步完善，SIET逐漸被應(yīng)用到基礎(chǔ)生物學(xué)、生理學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、空間生物學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、病理學(xué)、毒理學(xué)、營養(yǎng)學(xué)、農(nóng)林學(xué)及藥物機(jī)理研究等領(lǐng)域。

盡管，人們通過膜電壓的測量，膜片鉗技術(shù) ^[2,3,4]，及與顯微技術(shù)相結(jié)合的熒光感染料技術(shù)的應(yīng)用，獲得了一些有關(guān)離子分布和運(yùn)動的情況，但是，SIET技術(shù)作為對上述幾項(xiàng)技術(shù)的一項(xiàng)重要補(bǔ)充，并以其特有的時(shí)間和空間分辨率，為鑒定或驗(yàn)證某些生物膜運(yùn)輸系統(tǒng)的功能提供了非常有力的工具(見圖1b)。在這篇綜述里，我們將介紹SIET的基本原理、方法、局限性及其在各個(gè)研究領(lǐng)域中的應(yīng)用狀況。

Fig.1 Ion-selective electrode and temporal / spatial resolutions of SIET.

圖1離子選擇性電極和SIET時(shí)間和空間分辨率分布。

(a)Ca²⁺電極的顯微照片，LIX(Liquid Ion Excahnger液體離子交換劑)；(b)SIET作為一個(gè)開放式的實(shí)驗(yàn)平臺，在生物醫(yī)學(xué)研究過程中，較好的填補(bǔ)了整體組織研究過程中通過較慢的化學(xué)痕量方法(B)，與較快的通過染料標(biāo)記或膜片鉗等局部研究方法(A)兩者之間的技術(shù)空白。
2. SIET原理
2.1. 物理學(xué)及數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
物質(zhì)在液體環(huán)境中有從高濃度到低濃度擴(kuò)散的趨勢。對于帶電粒子而言，還有從高電化學(xué)電勢到低的電化學(xué)電勢運(yùn)動的趨勢。如果，離子電極的移動距離dx在幾十微米以下，生物材料實(shí)驗(yàn)證明，影響帶電粒子運(yùn)動的電化學(xué)電勢的梯度可以忽略不計(jì)，那么，該離子的擴(kuò)散運(yùn)動速率可以通過Fick第一擴(kuò)散定律計(jì)算出來(見圖2)。為方便理解，讀者可到美國揚(yáng)格公司網(wǎng)站觀賞SIET原理電影動畫 (http://www.youngerusa.com/movies/SIET/)。

Fig.2 Physics and mathematic theory of SIET using Ca²⁺ diffusion gradient and Ca²⁺ selective microelectrode as examples.

圖2 以Ca²⁺濃度梯度和Ca²⁺電極為例說明SIET的物理學(xué)及數(shù)學(xué)原理。

離子選擇性電極由玻璃微電極，Ag/AgCl導(dǎo)線，電解質(zhì)(100mM CaCl₂)及液態(tài)離子交換劑(LIX)四部分組成。該電極在待測離子濃度梯度中以已知距離dx進(jìn)行兩點(diǎn)測量，并分別獲得電壓V₁和V₂。兩點(diǎn)間的濃度差dc則可以從V₁，V₂及已知的該電極的電壓/濃度校正曲線計(jì)算獲得。D是離子/分子特異的擴(kuò)散常數(shù)(單位:cm^-2 sec^-1)，將它們代入Fick的第一擴(kuò)散定律公式： J_o = - D dC/dx ，可獲得該離子的移動速率(單位：pmol cm^-2 sec^-1)，即：每一秒鐘通過一個(gè)平方厘米的該離子/分子摩爾數(shù) 。
2.2. 電子學(xué)
SIET系統(tǒng)同時(shí)向用戶提供兩種前置放大器，極譜前置放大器和電壓前置放大器(見圖3)。極譜前置放大器是配合金屬電極的一種前置放大器，如鉻白金合金電極(用于測量O₂和H₂O₂等)或碳絲電極(用于測量NO等)，有關(guān)金屬和碳絲電極的制作和工作原理將在未來的SPET(讀音:”斯派特”。SPET:Scanning Polarographic Electrode Technique)技術(shù)綜述中加以介紹。電壓前置放大器是用來配合本文詳細(xì)介紹的離子選擇性電極^[5]。盡管兩種放大器所使用的電極及其工作原理不同，但它們測量分子和離子流動速率的原理和方法是相同的。因此，它們可以共享后續(xù)的電子電路以及計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。值得一提的是，SIET系統(tǒng)具有兩個(gè)放大器通道，可以將極譜前置放大器和電壓前置放大器進(jìn)行任意形式的組合并進(jìn)行同時(shí)測量，在SIET的應(yīng)用部分(3.1)將舉例介紹如何利用這一優(yōu)勢對生物材料進(jìn)行O₂(利用極譜前置放大器)和H⁺(利用電壓前置放大器)的同時(shí)測量。

Fig.3 Polarigraphic pre-amplifier and voltage pre-amplifier of SIET system.

圖3 SIET系統(tǒng)極譜前置放大器和電壓前置放大器電子線路簡圖。
2.3. 離子電極的靈敏度及時(shí)間分辨率
2.3.1.靈敏度
如同其他任何電生理技術(shù)一樣，SIET的最終靈敏度還是要取決于電極尖端LIX的高阻抗而產(chǎn)生的熱力學(xué)電子噪音(Johnson噪音)。SIET通過大于10赫茲的采樣頻率和1到10秒內(nèi)的數(shù)字化平均值來降低系統(tǒng)噪音,使SIET的靈敏度能夠接近理論極限^[6]。

2.3.2.時(shí)間分辨率
如圖2所示，離子選擇電極在V₁和V₂位置停留的時(shí)間通常為1到10秒，而且測得離子流動速率J_o至少需要測量兩點(diǎn)的數(shù)據(jù)，決定了SIET技術(shù)的時(shí)間分辨率。另外的原因還包括：

a) 如果離子電極移動過快將使被測樣品周圍的溶液受到干擾而破壞離子梯度。電極的移動大致要占去一個(gè)測量周期的10%到20%。因此，如果被測離子梯度較大的話，可以通過縮短dx來提高SIET的時(shí)間分辨率。

b) LIX需要一定的時(shí)間穩(wěn)定下來，否則，它的測量效率將受到影響，最終導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。

2.4. 計(jì)算機(jī)技術(shù)及系統(tǒng)集成
SIET的誕生，發(fā)展與完善與計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步是密不可分的。盡管，計(jì)算機(jī)需要同時(shí)控制三維運(yùn)動系統(tǒng)，顯微成像系統(tǒng)和信號放大系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)(見圖4)，但由于離子選擇電極相對較低的時(shí)間分辨率要求(2.4.2)，使得普通的個(gè)人電腦也可以完全勝任。這為SIET的普及和發(fā)展提供了很好的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。

Fig.4 Schematic diagram of SIET system.

圖4 SIET系統(tǒng)組成。

(a)組成SIET系統(tǒng)的三大亞系統(tǒng)；(b)SIET系統(tǒng)分解圖。

2.5. 影響SIET正確使用的主要外部因素 2.5.1.緩沖溶液中離子流動速率的測量
在使用SIET技術(shù)過程中，通常要在溶液中加入一些緩沖劑成份，如：MES，Tris或EDTA等，用以穩(wěn)定被測離子以便離子選擇電極進(jìn)行測量。然而，如果離子緩沖劑選擇或者使用不當(dāng)，被測離子會與緩沖劑相互干擾，破壞被測離子的濃度梯度或者被大幅度壓縮，從而嚴(yán)重影響到SIET的應(yīng)用效果。Kunkel等人通過系統(tǒng)地比較試驗(yàn)，尋找到了一些最適合于SIET技術(shù)的溶液pH緩沖劑及其使用方法，并以實(shí)際生物材料的研究證明通過使用這些方法可以將SIET測知離子流動速率的能力達(dá)到最大化^[8]。因此，在SIET試驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中，不但要考慮到測量溶液中各種成份對被測樣品生物活性的影響，還要充分考慮到緩沖劑成份對被測離子梯度的作用以及對LIX有無嚴(yán)重干擾。

2.5.2.空間幾何構(gòu)型的影響
在現(xiàn)有的1-2微米直徑的離子電極，電極距被測材料2-20微米及dx在5-30微米的技術(shù)條件下，被測材料離子流動的空間幾何分布可以大致分為三類：點(diǎn)，平面及球體。在離子電極距被測材料小于5微米時(shí)，通常認(rèn)為離子是以平面方式運(yùn)動。

值得一提的是，SIET是目前世界上唯一能夠按照研究人員的設(shè)定，以手動或編程的方式，用任意角度(相對于被測物體表面)用離子選擇電極對被測樣品進(jìn)行測量的系統(tǒng)。經(jīng)典的利用SIET靈活的空間測量方式的例子是，Kunkel等人對植物花粉管生長過程中，尖端Ca²⁺內(nèi)流的研究。他們不但能夠測量出Ca²⁺的內(nèi)流速率，而且還計(jì)算出該花粉管尖端一個(gè)圓盤式的結(jié)構(gòu)是Ca²⁺進(jìn)入?yún)^(qū)域的形狀(見圖5) ^[8]。

Fig.5 Spatial structure was determined by the 3D data collected from SIET (based on [8], 1999).

圖5 SIET系統(tǒng)強(qiáng)大的空間測量方式幫助Kunkel等人推斷離子進(jìn)出的空間構(gòu)型(根據(jù)文獻(xiàn)[8]的圖修改)。

(a)NOD因子引發(fā)較對照多一倍的Ca²⁺內(nèi)流；(b)由于采取特殊的空間測量方式，所測的得離子流動方式證明Ca²⁺內(nèi)流的區(qū)域是一個(gè)圓盤狀。

2.6. SIET的數(shù)據(jù)分析
自從SIET誕生以來，在數(shù)據(jù)分析方面一直是其較為薄弱的環(huán)節(jié)，在一定程度上也制約了SIET的推廣和應(yīng)用。這主要是由于各個(gè)實(shí)驗(yàn)室在離子電極的制作、電極的校正、電極的測量效率、電極相對于被測材料的位置、電極的運(yùn)動方式定義以及緩沖溶液成份方面存在著或多或少的差異。而且，即使在同一實(shí)驗(yàn)室，由于某一因素的改變就將對最后的結(jié)果產(chǎn)生影響，從而很容易在數(shù)據(jù)分析上造成偏差，甚至錯(cuò)誤^[9]。

許越等人針對上述問題，最近在SIET數(shù)據(jù)分析標(biāo)準(zhǔn)化方面做了一些嘗試(見圖6)^[10],并設(shè)計(jì)了一套Internet多用戶共享的數(shù)據(jù)分析軟件-MageFlux(http://youngerusa.com/mageflux)。

Fig.6 MageFlux: Web-interfaced SIET data analyses and 3D display software (based on [10], 2005).

圖6.SIET數(shù)據(jù)分析標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)上數(shù)據(jù)分析軟件MageFlux-項(xiàng)目建立頁面(根據(jù)文獻(xiàn)[10]的圖修改)。

(a)項(xiàng)目名稱及說明；(b)電極相對于被測材料的空間位置；(c)以顯示器為基準(zhǔn)，電極的3維運(yùn)動方向符號的選擇以及電壓差的計(jì)算方式；(d)不同離子電極的一些固有常數(shù)，如：離子擴(kuò)散系數(shù)D₀，離子電極測量效率eff，以及隨試驗(yàn)不同而有所變化的部分，如：測量濃度梯度兩點(diǎn)間的距離dr(圖2中的dx)，通過電極靜態(tài)校正獲得的斜率(Slope)和截距(Intercept)。
MageFlux通過將試驗(yàn)參數(shù)利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行跟蹤和管理，不但將SIET數(shù)據(jù)的分析過程標(biāo)準(zhǔn)化，而且還可以將數(shù)據(jù)以三維動態(tài)交互式的形式展現(xiàn)在科研人員面前，真正將SIET技術(shù)的空間靈活測量方式體現(xiàn)了出來，并且為離子流動進(jìn)出被測材料的精確定位提供了最直接和形象的依據(jù)。

3. SIET的應(yīng)用
近年來，SIET為在生命科學(xué)各個(gè)方面的深入研究提供了一個(gè)嶄新的工具。在揚(yáng)格公司的網(wǎng)站(http://youngerusa.com/en/publications/siet.php)有較為全面的文獻(xiàn)可供檢索。鑒于本綜述目的在于介紹SIET技術(shù)，應(yīng)用SIET進(jìn)行的具體科學(xué)研究請見相應(yīng)的文獻(xiàn)。在這里我們將重點(diǎn)介紹SIET技術(shù)應(yīng)用的各個(gè)方面。讀者還可以到揚(yáng)格公司網(wǎng)址(http://youngerusa.com/NY/chinese/basics/04sanya_talk.php)，收看許越在2004年全國生物膜與重大疾病學(xué)術(shù)討論會上有關(guān)SIET演講的實(shí)況錄像。

3.1. 植物生理學(xué)
SIET在植物學(xué)研究中的應(yīng)用，在該技術(shù)的誕生以及發(fā)展過程中始終占有相當(dāng)大的比例。這可能與植物細(xì)胞外的細(xì)胞壁對向膜片鉗這樣的技術(shù)來講操作較為困難有關(guān)。而利用SIET特有的非損傷性特點(diǎn)，可以在不對細(xì)胞、組織甚至器官造成任何損傷的情況下測知離子分子的運(yùn)輸情況。正是意識到SIET的這一優(yōu)勢， Kochian等人在原有的Ca²⁺選擇電極的基礎(chǔ)上，又相繼開發(fā)出了H⁺，K⁺，Al³⁺和Cd²⁺離子選擇性電極，并將其應(yīng)用于玉米根和植物毒理學(xué)的研究，并為這些電極在動物研究中的應(yīng)用開辟了道路 ^[6,11,12]。隨后，SIET技術(shù)被應(yīng)用于整體根、根毛及花粉管的研究，闡明了諸如鈣離子運(yùn)輸與樣品內(nèi)部活動及生長的相關(guān)性^[8,13-17]。Messerli等人與1999年的出色SIET應(yīng)用，將脈動式的花粉管生長所體現(xiàn)的周期，與離子流動速率表現(xiàn)出的頻率相互聯(lián)系了起來^[18]。

圖7是許越等人應(yīng)用SIET特有的多電極同時(shí)測量功能，研究H⁺和O₂在百合花粉管生長過程中的變化(文章準(zhǔn)備中)。

Fig.7 Simultaneous measurement of H⁺/O₂ fluxes.

圖7 H⁺和O₂流動速率的同時(shí)測量。

(a)顯微照片顯示金屬氧電極與玻璃H⁺電極同時(shí)測量百合花粉管生長過程中H⁺和O₂進(jìn)出的變化；(b)在花粉管線粒體密集區(qū)域, 或稱固有堿化帶(Constitutive Alkaline Band)區(qū)域，同時(shí)存在的H⁺外流和O₂內(nèi)流。

3.2. 哺乳動物發(fā)育生物學(xué)
對于哺乳動物受精卵及胚胎的研究充分體現(xiàn)了SIET的非損傷性技術(shù)優(yōu)勢，即：SIET不但可以測知離子運(yùn)輸?shù)幕�礎(chǔ)生理學(xué)過程，以幫助我們認(rèn)識生物發(fā)育過程中動態(tài)的離子調(diào)控機(jī)制，而且還可以作為器官移植前器官功能的檢測工具。該檢測是依據(jù)凍融兩細(xì)胞階段老鼠胚胎的Ca²⁺流動速率與隨后的胚胎形態(tài)變化及發(fā)育是密切相關(guān)的研究結(jié)果^[19,20]。Trimarchi等人對老鼠blastocyts做一個(gè)生理狀況檢查，首先監(jiān)測Ca²⁺的流動情況，隨后把它移植到一個(gè)假孕受體里。9天后，12個(gè)測試過的blastocyts產(chǎn)生出了11只健康的老鼠。(見圖8)^[21].

ig.8 Application of SIET generates little effects on blastocysts and development afterwards (based on [21],2000).

圖8 應(yīng)用SIET技術(shù)測量blastocysts對于它們的后續(xù)發(fā)育并無影響(根據(jù)文獻(xiàn)[21]的圖修改)。

(a)blastocyst周圍Ca²⁺速率的測量。內(nèi)插圖: Ca²⁺電極與被測胚胎細(xì)胞；(b)新出生的黑色幼鼠(B6C3F1)。這些幼鼠在blastocyst階段經(jīng)過SIET技術(shù)測量后被移植到假性懷孕的白鼠體中.
3.3. 生理學(xué)
肌肉可以產(chǎn)生運(yùn)動的特性使得許多生理學(xué)技術(shù)，特別是需要插入細(xì)胞內(nèi)的電極技術(shù)，對于它們都一籌莫展�？上驳氖�，SIET技術(shù)的非損傷性，為其在研究肌肉運(yùn)動中的緩慢過程提供了用武之地。Pelc et al.利用SIET技術(shù)測量到了 (Mytilus edulis ，一種軟體動物) 平滑肌在carbachol刺激下收縮時(shí)大量的Ca²⁺內(nèi)流。其值高達(dá)80 pmolcm^-2s^-1 而且是在 1 mMCa²⁺背景濃度的條件下測得的 ^[22]。Pelc et al.還成功的從單個(gè)離體的肌細(xì)胞myocytes測量到了Ca²⁺流動 ^[23]。

在Leah Devlin等人的研究中較容易地測量到了Sclerodactyla briareus (Sclerodactyla briareus 是一種海參，它名字是不慌不忙的意思)平滑肌在神經(jīng)介質(zhì)和激素刺激的下產(chǎn)生的Ca²⁺外流(見圖9)^[24-26]。

Fig.9 Ca²⁺ effluxes with neural transmitter and hormone (based on [26], 2003).

圖9平滑肌在神經(jīng)介質(zhì)和激素刺激的下的Ca²⁺外流變化(根據(jù)文獻(xiàn)[26]的圖修改)。

(a) Muscarinic AchR antagonists (10–6 M) himbacine (M2,4)對Ca²⁺ 外流的促進(jìn)作用。M in ASW：肌肉自發(fā)的Ca²⁺ 流動,ASW(artificial Ca²⁺-free seawater); M in himbacine：在himbacine誘導(dǎo)下的Ca²⁺ 流動；背景信號 (BG): Ca²⁺離開材料500微米所取得的信號。(b) The Ca²⁺ release agonists, caffeine(10–6 M) 對Ca²⁺流動的影響。
應(yīng)該指出的是，在諸如verapamil和diltiazem(L-type channels) Co²⁺and La³⁺ 拮抗劑不存在情況下，SIET測量不到Ca²⁺ 速率信號變化。

這一點(diǎn)在應(yīng)用SIET技術(shù)時(shí)需要十分注意。因?yàn)?span lang=EN-US>SIET技術(shù)的工作頻率在(0.1–10 Hz)之間，快速的離子變化SIET是檢測不到的，即使測到也將是瞬時(shí)的。因此，SIET技術(shù)不適合于檢測離子通道，而適合那些相對較慢的運(yùn)輸機(jī)制，比如，與膜緊密相連的ATPases，以及一些不宜于被其他技術(shù)研究的系統(tǒng)。因此SIET的測量結(jié)果是運(yùn)輸載體活性的反映，或膜運(yùn)輸過程的結(jié)果，而不是單獨(dú)個(gè)別運(yùn)輸載體的活性。

臺灣中研院應(yīng)用SIET系統(tǒng)并結(jié)合顯微熒光染色技術(shù)對魚類卵黃細(xì)胞在從淡水到海水的雙向轉(zhuǎn)換過程中，氯離子細(xì)胞(ChlorideCells)吸收和釋放氯離子過程進(jìn)行研究，為闡明遷徙魚類的離子調(diào)節(jié)機(jī)制提供了有利證據(jù)(見圖10)。

Fig.10 Combination usage of SIET with fluorescence microscopy.

圖10 SIET結(jié)合熒光顯微技術(shù)的SIET應(yīng)用。

通過熒光染色定位Talipia(卵黃細(xì)胞yolk cell)氯細(xì)胞（左上）。魚鰓細(xì)胞熒光染色(B)及其對照(A)。Ca²⁺和Cl^-雙電極測量(右上)。 SIET的XZ平面測量(右下)。
美國麻省BayState醫(yī)院利用SIET對影響人體干細(xì)胞(StemCells)保存期限的若干外部環(huán)境及細(xì)胞內(nèi)部因素進(jìn)行研究，試圖克服由于冷凍造成的高達(dá)50％以上的損失率，為人體細(xì)胞培養(yǎng)，分化研究及人體器官再生掃清技術(shù)障隘(個(gè)人通訊)。

3.4. 神經(jīng)生物學(xué)
在神經(jīng)組織中，維持Ca²⁺濃度平衡、局部區(qū)域的反應(yīng)及調(diào)控是極為重要的，如信號整合及臨床狀況等等 ^[27]。SIET技術(shù)在神經(jīng)生物學(xué)的應(yīng)用為研究運(yùn)輸現(xiàn)象開辟了一條嶄新的道路。例如，在近乎實(shí)時(shí)的情況下，在細(xì)胞表面的運(yùn)輸過程可以被較全面的記錄下來，以及由離子泵和其他運(yùn)輸載體活性所產(chǎn)生的凈離子信號^[28,29]。

在單細(xì)胞研究中，Ca²⁺ 和H⁺選擇電極被應(yīng)用于研究單個(gè)視網(wǎng)膜細(xì)胞^[30-35],而Knox等人利用 Aplysiid Bag Cell神經(jīng)元作為材料研究在ICRAC、自由基、重金屬及第二信使存在的條件下，Ca²⁺ 的調(diào)節(jié)機(jī)制^[36,37]。Molina1等人2004年證明H⁺流動存在于skate視網(wǎng)膜細(xì)胞神經(jīng)介質(zhì)的生理活動中(見圖11) ^[38]。

Fig.11 H⁺ flux measurement in skate horizontal cells with SIET (based on [38], 2004).

圖11 SIET技術(shù)H⁺電極測量分離的skate Horizontal細(xì)胞(根據(jù)文獻(xiàn)[38]的圖修改)。

(A)通過酶解方法從skate retina得到的一個(gè)細(xì)胞。圖中左面H⁺電極正在靠近‘near pole’。雙箭頭代表從近端到遠(yuǎn)端運(yùn)動的位置；(B)加入25mM HEPES后H⁺流動減弱了；(C) 8個(gè)細(xì)胞測量的數(shù)據(jù)分析。

3.5. 臨床醫(yī)學(xué)
在牙齒周圍液體中的Ca²⁺濃度是決定一顆牙齒是在再礦化狀態(tài)還是在去礦化狀態(tài)的幾個(gè)關(guān)鍵因素之一^[39]。由于這些Ca²⁺指的是游離的Ca²⁺，而非陰離子結(jié)合的Ca²⁺，這就為Ca²⁺電極的應(yīng)用提供了用武之地。

3.6. 藥理學(xué)
美國哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)研究院的研究人員正利用SIET技術(shù)，結(jié)合分子生物學(xué)方法對ChineseHamsterOvary細(xì)胞進(jìn)行研究，試圖了解某些藥物的作用機(jī)理，闡明某些動物細(xì)胞的生化信號傳導(dǎo)路徑(個(gè)人通訊)。 美國北卡WAKE－FOREST醫(yī)學(xué)院MIKE TYTELL教授，應(yīng)用SIET研究HSP70蛋白對動物神經(jīng)細(xì)胞損傷修復(fù)的影響，以奠定HSP70可作為藥物的理論基礎(chǔ)(個(gè)人通訊)。

意大利的Rubinacci骨骼代謝研究所最近成功地利用SIET對Ca²⁺在骨中的代謝過程進(jìn)行研究，不但證明了骨具有瞬時(shí)釋放Ca²⁺能力，而且為今后利用骨作為藥物測試的模式系統(tǒng)鋪墊了道路(見圖12)(論文在審閱過程中)。

Fig.12 Ca²⁺ activities in bone metabolism process measured by SIET.

圖12. SIET測量骨骼Ca²⁺釋放過程。

(a)顯微照片顯示跖骨metatarsal、穿過皮層cortex的穿孔及Ca²⁺電極；(b)當(dāng)細(xì)胞外液(ECF)被不含Ca²⁺的細(xì)胞外液置換后，Ca²⁺在幾分鐘之內(nèi)從內(nèi)流轉(zhuǎn)變?yōu)橥饬鳌？拷鼤r(shí)間軸的數(shù)據(jù)為背景 對照；(c) 14次重復(fù)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析。
3.7. 傳染病學(xué)
美國麻省州立大學(xué)生物系KUNKEL教授利用SIET微測系統(tǒng)，對蟑螂體內(nèi)的某一寄生蟲的產(chǎn)生和發(fā)育過程進(jìn)行研究，試圖了解該寄生蟲引發(fā)兒童哮喘病的機(jī)理(個(gè)人通訊)。

3.8. 細(xì)胞生物學(xué)
Vincent等人在鑒定出擬南芥菜磷脂酰肌醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白族(Phosphatidylinositol transfer proteins (PITPs))的一種成份AtSfh1p之后，將顯微熒光技術(shù)與SIET結(jié)合使用，從內(nèi)部和外部同時(shí)證明AtSfh1p在根毛頂端生長過程中，具有調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)和質(zhì)膜磷酸肌醇極性運(yùn)輸，Ca²⁺信號傳遞和細(xì)胞骨架的功能。在植物細(xì)胞的極性生長機(jī)理研究方面向前推進(jìn)了一步(見圖13)^[40]。

Fig.13 AtSfh1p deficiency Arabidopsis Ca²⁺ transportation in root hairs (based on [40], 2005).

圖13 AtSfh1p缺失擬南芥菜根毛的Ca²⁺信號傳遞異常(根據(jù)文獻(xiàn)[40]的圖修改)。

(A)Ca²⁺內(nèi)部梯度.Ca²⁺濃度熒光顯微結(jié)果(左)野生型(右)突變體。(B)利用SIET測得的外部Ca²⁺流動情況。圖中箭頭同時(shí)代表Ca²⁺流動的方向和大小。(C)SIET15次獨(dú)立試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。
3.9. 環(huán)境科學(xué)
浮萍(Duckweed)具有積累和聚集水環(huán)境中重金屬離子（如：鎘）的作用，但其作用機(jī)理卻存在爭論，一方面認(rèn)為浮萍本身具有吸收重金屬的功能，另一方面認(rèn)為是與其共生的微生物使然。麻省州立大學(xué)微生物系(http://www.bio.umass.edu/micro/nusslein/stout.htm)應(yīng)用SIET和Cd²⁺離子電極對該過程進(jìn)行研究，有望為這一爭議提供新的有力證據(jù)。

3.10. 農(nóng)業(yè)科學(xué)
新西蘭農(nóng)業(yè)科學(xué)院利用SIET技術(shù)進(jìn)行高吸收磷植物品種的篩選，試圖為改善植物品種摸索出一條新思路(個(gè)人通訊)。

土壤顆粒表面的離子組成及與周邊環(huán)境間的相互作用，對于土壤的性質(zhì)起著決定性作用。SIET系統(tǒng)將為研究土壤顆粒的這一特性提供了非常直接和有效的手段(個(gè)人通訊)。

3.11. 太空生物學(xué)
北卡羅來納州立大學(xué)植物系NSCORT研究組受美國航空航天局資助，研究植物感知重力的遺傳及生理機(jī)理，通過對重力非敏感的擬南芥菜突變體的研究，許越等人發(fā)現(xiàn)植物根部在相對于地球重力不同的位置的情況下，其H⁺和Ca²⁺的流動在根部的不同位置呈現(xiàn)出不同的變化，顯示出H+和Ca²⁺可能在植物感知重力變化的過程中扮演一定的角色(文稿準(zhǔn)備中)(見圖14)。

Fig.14 Simultaneous Ca²⁺/H⁺ measurement of ARG1 mutant.

圖14 利用SIET對重力非敏感植物突變體Ca²⁺及H⁺變化的同時(shí)測量。

(a)ARG(Altered Response to Gravity)擬南芥菜突變體及其野生型WS(擬南芥菜Wassilewskija品系)；(b)ARG在重力變化刺激下的 Ca²⁺及H⁺變化與野生型對照有明顯的區(qū)別；(c)針對植物重力研究而特殊設(shè)計(jì)的試驗(yàn)系統(tǒng)。
3.12. 金屬腐蝕研究
某種單一離子流動對金屬腐蝕的影響已被越來越多的科研人員所關(guān)注。剛剛開始的這方面研究和數(shù)據(jù)的積累必將對金屬腐蝕機(jī)理的闡述具有深遠(yuǎn)的意義(個(gè)人通訊)。

4. 總結(jié)及展望
SIET在借鑒眾多科學(xué)家工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多年的改進(jìn)和完善，為科研人員提供了一個(gè)較為友好的軟硬件環(huán)境，在數(shù)據(jù)的生成，采集以及校準(zhǔn)等方面，極大地方便了研究人員。特別是應(yīng)用SIET強(qiáng)大的3維立體測量方式，研究人員可以獲得其他電生理技術(shù)無法測到的被測樣品某些點(diǎn)的特異活性 ^[10]。

對于較為熟悉膜片鉗技術(shù)的科研人員來講，SIET是一個(gè)與膜片鉗無論在時(shí)間分辨率還是在空間分辨率上不同的技術(shù)（如圖1b），但由于膜片鉗技術(shù)似乎在研究離子通道之外，作為十分有限，兩者在研究過程中可以極好的相互補(bǔ)充。

由于SIET技術(shù)的出現(xiàn)，人們對于生物體特異離子轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的研究，在靈敏度上，時(shí)間和空間分辨率上已經(jīng)被大大地提高了，并已成熟地與細(xì)胞和分子生物學(xué)技術(shù)、其他電生理技術(shù)和顯微熒光成像技術(shù)配合使用(見3.5和4.10)。大家普遍認(rèn)為SIET技術(shù)將在主動運(yùn)輸離子或分子泵和協(xié)同運(yùn)輸載體的研究方面發(fā)揮重大的作用。

分子遺傳學(xué)的進(jìn)展使得我們能夠?qū)�這些運(yùn)輸載體分子加以確定，克隆和進(jìn)行可控制的表達(dá)。當(dāng)這些運(yùn)輸載體在分子水平方面通過在酵母，卵細(xì)胞等系統(tǒng)中的表達(dá)予以鑒定，或者某些細(xì)胞成份的物理結(jié)構(gòu)和生理功能闡明之后^{[41,42,43,44]}，SIET技術(shù)的非損傷性，多離子/分子同時(shí)測量及靈活的空間測量方式將在細(xì)胞和組織水平上的功能鑒定方面發(fā)揮重要的，甚至是無法替代的作用。

5. 致謝
特別感謝匡廷云院士在身患重病的情況下對SIET技術(shù)的關(guān)心與支持。感謝楊福愉院士和林克椿教授給予的指導(dǎo)性建議。

同時(shí)感謝與裴真明教授(Department of Biology, Duke University, Durham, NC 27708)、王兆一教授(Creighton Cancer Center,1912 California St,Omaha, NE 68178)、許華曦教授(Center for Neuroscience and Aging, The Burnham Institute, La Jolla, California)、劉平生教授(Univ. of Texas Southwestern Medical Center at Dallas)、公衍道教授和隋森芳教授(清華大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)系)、徐濤教授，赫榮喬教授，沈鈞賢教授，黃有國教授(中國科學(xué)院生物物理所)、武維華教授(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院植物生理學(xué)與生物化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)、崔宗杰教授(北京師范大學(xué)細(xì)胞生物學(xué)研究所)、曾爭主任醫(yī)師(北京大學(xué)第一醫(yī)院感染疾病科)、 黃海長研究員(北京大學(xué)第一醫(yī)院腎臟內(nèi)科-北京大學(xué)腎臟病研究所)、高天明教授(南方醫(yī)科大學(xué))、高永雄教授(香港中文大學(xué))、林澧儀(臺灣中央研究動物所)有關(guān)SIET技術(shù)所作的有益的探討。

對Applicable Electronics Inc.和Science Wares Inc.的資金和技術(shù)支持表示感謝。

6. 參考文獻(xiàn)
ADDIN EN.REFLIST 1 Kühtreiber W M, Jaffe L F. Detection of extracellular calcium gradients with a calcium-specific vibrating electrode. J. Cell Biol. 1990, 110(5): 1565~1573

2 許越, 邱澤生. 膜片鉗技術(shù)及其在高等植物細(xì)胞研究中的應(yīng)用與展望. 植物生理學(xué)通訊 1993, 29(3): 169~174

Xu Y, Qiu Z S. Patch-Clamp Technique and Its Applications to and Prospects for the Studies of Higher Plant Cells. Plant Physiology Communications, 1993, 29(3): 169~174

3 周專, 康華光. 國產(chǎn)膜片鉗儀研制成功. 生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展 1990, 11(2): 128~137

Zhou Z, Kang H G. Domestic Pacth-Clamp System Developed. Prog. Biochem. Biophys. 1990, 11(2): 128~137

4 曹忠升, 康華光, 鄒壽彬, 等. 應(yīng)用膜片鉗技術(shù)研究細(xì)胞分泌. 生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展 1992, 19(1): 14~19

Cao Z S, Kang H G, Zou S B, et al. Study Cell Secretion with Pacth-Clamp Technique. Prog. Biochem. Biophys. 1992, 19(1): 14~19

5 Ammann D. Ion Selective Micro-electrodes. New York: Springer-Verlag; 1986

6 Kochian L V, Shaff J E, Kühtreiber W M, et al. Use of an Extracellular, Ion-Selective, Vibrating Microelectrode System For the Quantification of K⁺, H⁺, and Ca²⁺ Fluxes in Maize Roots and Maize Suspension Cells. Planta 1992, 188(4): 601~610

7 Kunkel J, Lin L-Y, Xu Y, et al. The strategic use of Good buffers to measure proton gradients about growing pollen tubes. In: al. AGe (ed.) Cell Biology of Plant and Fungal Tip Growth. Amsterdam: IOS Press; 2001: 81~94

8 Cardenas L, Feijo J A, Kunkel J G, et al. Rhizobium Nod factors induce increases in intracellular free calcium and extracellular calcium influxes in bean root hairs. Plant J 1999, 19(3): 347~352

9 Messerli M A, Smith P J S, Lewis R C, et al. Chloride fluxes in lily pollen tubes: a critical reevaluation. Plant J 2004, 40(5): 799~812

10 Xu Y, Kunkel J G, Brewer S et al. MageFlux: A Web-Interfaced 3D Plotting System to Facilitate Bio-currents Data Conversion and Visualization. In preparation. 2005

11 Degenhardt J, Larsen P B, Howell S H, et al. Aluminum resistance in the Arabidopsis mutant alr-104 is caused by an aluminum-induced increase in rhizosphere pH. Plant Physiology 1998, 117(1): 19~27

12 Huang J W W, Shaff J E, Grunes D L, et al. Aluminum Effects On Calcium Fluxes At the Root Apex of Aluminum-Tolerant and Aluminum-Sensitive Wheat Cultivars. Plant Physiology 1992, 98(1): 230~237

13 Feijo J A, Sainhas J, Hackett G R, et al. Growing pollen tubes possess a constitutive alkaline band in the clear zone and a growth-dependent acidic tip. J of Cell Biol. 1999, 144(3): 483~496

14 Felle H H, Hepler P K. The cytosolic Ca²⁺ concentration gradient of Sinapis alba root hairs as revealed by Ca²⁺-selective microelectrode tests and fura-dextran ratio imaging. Plant Physiology 1997, 114(1): 39~45

15 Holdaway-Clarke T L, Hackett G A, Kunkel J G, et al. Oscillations of cell expansion rate, cytoplasmic calcium, and calcium influx in the pollen tube. J of General Physiology 1998, 112(1): 35A~35A

16 HoldawayClarke T L, Feijo J A, Hackett G R, et al. Pollen tube growth and the intracellular cytosolic calcium gradient oscillate in phase while extracellular calcium influx is delayed. Plant Cell 1997, 9(11): 1999~2010

17 Miller D D, Callaham D A, Gross D J, et al. Free Ca²⁺ Gradient in Growing Pollen Tubes of Lilium. Journal of Cell Science 1992, 101: 7~12

18 Messerli M A, Robinson K R. Cytoplasmic acidification and current influx follow growth pulses of Lilium longiflorum pollen tubes. Plant J 1998, 16(1): 87~91

19 Trimarchi J R, Liu, L., Smith, P J S et al. Non-invasive measurement of potassium efflux as an early indicator of cell death in mouse embryos. Biol. Reproduct 2000, 63: 851~857

20 Trimarchi J R, Liu L, Porterfield D M, et al. Oxidative phosphorylation-dependent and -independent oxygen consumption by individual preimplantation mouse embryos. Biol. Reproduct 2000, 62: 1866~1874

21 Trimarchi J R, Liu L, Porterfield D M, et al. A non-invasive method for measuring pre-implantation embryo physiology. Zygote 2000, 8: 15~24

22 Pelc R, Smith P J S, Ashley C C. In vivo recording of calcium fluxes accompanying ''''catch'''' contraction of molluscan smooth muscle. J. Physiol. Physiological Society Meeting, Leeds. 1996, 497: 41P

23 Pelc R, Smith P J S, Ashley C C. Non-invasive recording of calcium fluxes in the molluscan ''''catch'''' muscle using the calcium-selective, self-referencing microelectrode (''''vibrating'''' probe). EMBO/HHMI Central European Scientists Meeting. 2004

24 Devlin C L. 5-Hydroxytryptamine stimulates Ca²⁺ flux in the ventricular muscle of mollusk (Busycon canaliculatum) during cardioexcitation. Biol. Bull 2001, 200(3): 344~350

25 Devlin C L, William A, Shawn A, et al. Muscarinic acetylcholine receptor compounds alter net Ca²⁺ flux and contractility in an invertebrate smooth muscle. Invertebrate Neuroscience 2003, 5(1): 9~17

26 Devlin C L, Amole W, Shea K. Calcium stores used during muscarinic receptor activation in a holothurian smooth muscle. Society for Experimental Biology Annual Meeting, (Neuropharmacology session, #A13.6 Poster). 2003

27 Berridge M J, Bootman M D, Lipp P. Calcium - a life and death signal. Nature 1998, 395(6703): 645~648

28 Godell C M, Smyers M E, Eddleman C S, et al. Calpain activity promotes the sealing of severed giant Axons. PNAS 1997, 94(9): 4751~4756

29 Eddleman C S, Ballinger M L, Smyers M E, et al. Repair of plasmalemmal lesions by vesicles. PNAS 1997, 94(9): 4745~4750

30 Malchow R P, Molina A J A, Hammar K, et al. Proton fluxes of retinal horizontal cells of the skate: modulation by glutamate. In: Invest. Opthalmol. Vis. Science Annual Meeting, Association for Research in Vision and Opthalmology, 2002

31 Molina A J A, Birnbaum A, Smith P J S, et al. Calcium modulation of H⁺ fluxes from retinal horizontal cells. In: Annual Meeting, Society for Neuroscience, 2002

32 Malchow R P, Verzi M P, Smith P J S. Extracellular pH gradients measured from isolated retinal cells. Biol Bull. 1998, 195(2):203-4

33 Malchow R P, Bodily J, Hammar K, et al. Calcium-dependent regulation of intracellular and extracellular hydrogen ion levels of retinal horizontal cells. Association for Research in Vision and Opthalmology Annual Meeting 2003

34 Malchow R P, Molina A, Bodily J. Regulation of proton flux from isolated retinal horizontal cells of the skate. General Scientific Meetings, Biol. Bull. 2002, 203: 268

35 Malchow R P, Ramsey D J. Responses of retinal Muller cells to neurotransmitter candidates: a comparative survey. Biol. Bull. 1999, 197(2): 229~230

36 Magoski N S, Knox R J, Kaczmarek L K. Activation of a Ca²⁺-permeable cation channel produces a prolonged attenuation of intracellular Ca²⁺ release in Aplysia bag cell neurones. J Physiol (Lond) 2000, 522(2): 271~283

37 Knox R J, Jonas E A, Kao L S, et al. Kaczmarek LK. Ca²⁺ influx and activation of a cation current are coupled to intracellular Ca²⁺ release in peptidergic neurons of Aplysia californica. J Physiol (Lond) 1996, 494(3): 627~639

38 Molina A J A, Verzi M P, Birnbaum A D, et al. Neurotransmitter modulation of extracellular H⁺ fluxes from isolated retinal horizontal cells of the skate. J Physiol (Lond) 2004, 560(3): 639~657

39 Jenkins G N. The influence of environmental fluids on enamel solubility. J. Dent. Res. 1966, 45: 662~669

40 Vincent P, Chua M, Nogue F, et al. A Sec14p-nodulin domain phosphatidylinositol transfer protein polarizes membrane growth of Arabidopsis thaliana root hairs. J. Cell Biol. 2005, 168(5): 801~812

41 Liu Z, Yan H, Wang K, et al. Crystal structure of spinach major light-harvesting complex at 2.72 Å resolution. Nature 2004, 428(6980): 287~292

42 He Y, Tang R H, Hao Y, et al. Nitric Oxide Represses the Arabidopsis Floral Transition. Science 2004, 305(5692): 1968~1971

43 Han S, Tang R, Anderson L K, et al. A cell surface receptor mediates extracellular Ca²⁺ sensing in guard cells. Nature 2003, 425(6954): 196 ~ 200

44 Wang S Q, Song L S, Lakatta E G, et al. Ca²⁺ signaling between single L-type Ca²⁺ channels and ryanodine receptors in heart cells. Nature 2001, 410(6828): 592~596

　

Non-Invasive Scanning Ion-selective Electrode Technique and

Its Applications in the Post Genomic Era

Yue Xu^1,2,3) Joseph G. Kunkel³⁾ Alan Shipley⁴⁾ Ping Zhang⁵⁾ WANG Shi-Qiang⁶⁾

ZHANG Xu-Jia⁷⁾ HE Yi-Kun⁸⁾ YIN Li-Ping⁸⁾ YANG Huang-Tian⁹⁾ SHANGGUAN Yu¹⁾

YE Xin-Sheng¹⁰⁾

( ¹⁾YoungerUSA Company, P.O. Box 37106, Raleigh, NC 27627 USA

²⁾Department of Botany, North Carolina State University, Raleigh, NC 27695 USA

³⁾Vibrating Probe Facility, University of Massachusetts at Amherst, Amherst, MA 01003 USA

⁴⁾Applicable Electronics Inc., P.O. Box 589, Forestdale, MA 02644 USA

⁵⁾Department of Physiology, Yale University, New Haven, CT 06520 USA

⁶⁾Department of Physiology and Biophysics, State Key Lab of Biomembrane and membrane Biotech,

Peking University College of Life Sciences, Beijing 100871

⁷⁾National Laboratory of Biomacromolecules, Institute of Biophysics, Chinese Academy of Sciences,

Beijing 100101

⁸⁾College of Life Science, Capital Normal University, Beijing 100037

⁹⁾Institute of Health Science, Shanghai Institutes for Biological Sciences, Chinese Academy of

Sciences & Shanghai Second Medical University, Shanghai 200025

¹⁰⁾Department of Life Sciences, National Natural Science Foundation of China, Beijing 100085 )

Abstract The SIET non-invasively measures both ionic concentrations and ionic fluxes in aqueous media with a spatial resolution of less than 10 micrometers with picomolar sensitivity. The SIET measures the extracellular fluxes in and out of living biological membranes in-vitro. Ca²⁺, H⁺, Cl^-, K⁺, Cd²⁺, Al³⁺, Mg²⁺, O₂ and NO are some of the ions/molecules that can be measured at present, and more ion and molecular species will be available in the near future. Some of the many applications of this technique for example, ionic flux measurements in both animal and plant cells demonstrate the unique advantages of the SIET compared to other techniques. The SIET can measure extra-cellular ion movement in such a way that it provides information that has been only theoretical.

Keywords non-invasive electrophysiology technique, ion-selective electrode, ionic transmemberane transportation, SIET

Corresponding Author. Yue (Jeff) Xu, YoungerUSA Co., PO Box 37106, Raleigh, NC 27627 USA, E-mail: jeff@youngerusa.com

旭月（北京）科技有限公司 供稿
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