微电极法微电极是指电极尖端长为几微米至几百微米且直径在0.25～5.00μm范围内的电极，但用于细胞外测定时，尖端直径为几百微米者也可叫作微电极。微电极法测量pH值是通过将微电极直接刺入待检测组织或细胞中进行pH值的测量。

原理


pH敏感型玻璃微电极主要由玻璃微吸管、微参比电极和pH值敏感电极（内含氢离子交换剂）组成。微参比电极与氢离子交换电极共同构成测量电池。用于细胞内、外pH值测定的微参比电极尖端直径分别为1～3μm、50～100μm。测定细胞内pH值时，将微电极插入待测细胞内，然后读取两电极间的电位差数值，经过相应的计算后即可得出所测pH值。


优缺点


优点①测量精确度较高，可精确到0.02～0.05个pH单位，并且校准比较简单。②时间分辨力高，既可反映pH的瞬时变化，又可持续监测细胞内pH值变化。③可同时记录细胞膜电位的改变，提供细胞功能的其他信息。④微电极体积较小，较适合实验室的常规使用。


缺点①具有有创性。微电极必须插入组织或细胞中才能实现对细胞外液或细胞内液中pH值的测量，必然造成组织或细胞的损伤，限制了其临床应用。②测量误差来源多，穿刺时微电极易被堵塞导致细胞液无法与pH敏感电极充分接触；穿刺损伤导致细胞液渗漏，细胞内、外液混合导致pH值改变；灰尘、油污或细胞膜物质等附着于微电极的活性表面导致pH敏感电极的敏感性降低。③重复使用率低。使用过程中氢离子交换剂不断逸失，电极功能衰退较快，因此平均工作寿命短，在一次实验过程中往往需要使用数个电极［33］。④技术操作难度大。测量细胞内pH值时必须保证微电极的活性表面仅与细胞内部液体接触，同时要避免受到细胞外液影响；操作时要借助显微镜进行观察，对操作者的操作水平也有较高的要求；受微电极尖端直径的限制，待测细胞的胞径也不能过小；由于操作复杂，所需时间较长，因此无法实现细胞内多个位点的pH值测定。


研究进展


微电极的发展主要依赖于其制作材料的发展，随着制作材料的不断改进，诸如钠、钾、钙离子敏感玻璃微电极等pH测量微电极以外的微电极也逐渐被开发出来，有的微电极同时整合了多种测量功能，大大方便了基础和临床研究，并拓展了其在生物学研究中的应用。微电极为研究钠、钾、钙等离子在细胞内外的浓度及其与pH值的相互关系、细胞内外离子跨膜转运的机制［34］等提供了有效手段。微电极的发展还衍生出了神经细胞电生理技术［35］，为研究者在神经细胞的研究提供了一大助力。目前，微电极的应用多集中于实验室，在临床方面的应用有待发展。