膜片鉗技術(shù)是一種細(xì)胞內(nèi)記錄技術(shù)，是研究離子通道活動(dòng)的蕞佳工具，也是應(yīng)用蕞廣的電生理技術(shù)之一。該技術(shù)通過(guò)施加負(fù)壓將微玻管電極（膜片電極或膜片吸管）的前端與細(xì)胞膜緊密接觸，形成GΩ以上的阻抗，使電極開(kāi)口處的細(xì)胞膜與其周圍膜在電學(xué)上絕緣。被孤立的小膜片面積為μm量級(jí)，內(nèi)中只有少數(shù)離子通道。玻璃微電極中含有一根浸入電解溶液中的導(dǎo)線，用于傳導(dǎo)離子。在此基礎(chǔ)上對(duì)該膜片施行電壓鉗位（即保持跨膜電壓恒定），如果單個(gè)離子通道被包含在膜片內(nèi)，則可對(duì)此膜片上的離子通道的電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)記錄。通過(guò)觀測(cè)單個(gè)通道開(kāi)放和關(guān)閉的電流變化，可直接得到各種離子通道開(kāi)放的電流幅值分布、開(kāi)放幾率、開(kāi)放壽命分布等功能參量，并分析它們與膜電位、離子濃度等之間的關(guān)系。還可把吸管吸附的膜片從細(xì)胞膜上分離出來(lái)，以膜的外側(cè)向外或膜的內(nèi)側(cè)向外等方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。這種技術(shù)對(duì)小細(xì)胞的電壓鉗位、改變膜內(nèi)外溶液成分以及施加藥物都很方便。膜電導(dǎo)測(cè)定的依據(jù)是電學(xué)中的歐姆定律。美國(guó)單通道膜片鉗電生理技術(shù)

在膜片鉗技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中主要形成了五種記錄模式，即細(xì)胞貼附模式（cell-attachedmode或loose-seal-cellattached mode）、膜內(nèi)面向外模式（inside-out mode）、膜外面向外模式（outside-out mode）、常規(guī)全細(xì)胞模式（conventional whole-cell mode）和穿孔膜片模式（perforated patch mode）。a.亞細(xì)胞水平：細(xì)胞貼附模式，可記錄通過(guò)電極下膜片中通道蛋白的離子電流(紅色虛線箭頭)。在全細(xì)胞膜片鉗中，膜片破裂，因此可以記錄全細(xì)胞的宏觀電流，它表示整個(gè)細(xì)胞的總和電流(藍(lán)色虛線箭頭)。b.細(xì)胞水平：來(lái)自神經(jīng)元不同部分的全細(xì)胞同步記錄可確定信號(hào)傳遞的方向。c.神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)水平：全細(xì)胞記錄可以在一個(gè)連接神經(jīng)元的小網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行。d.活物水平：可以在執(zhí)行任務(wù)或自由走動(dòng)的動(dòng)物大腦中進(jìn)行全細(xì)胞記錄。進(jìn)口細(xì)胞膜片鉗電壓鉗制膜片鉗技術(shù)實(shí)現(xiàn)了小片膜的孤立和高阻封接的形成。

膜片鉗技術(shù)是一種細(xì)胞內(nèi)記錄技術(shù)，是研究離子通道活動(dòng)的蕞佳工具，也是應(yīng)用蕞很廣的電生理技術(shù)之一。該技術(shù)通過(guò)施加負(fù)壓將微玻管電極（膜片電極或膜片吸管）的前列與細(xì)胞膜緊密接觸，形成GΩ以上的阻抗，使電極開(kāi)口處的細(xì)胞膜與其周圍膜在電學(xué)上絕緣。被孤立的小膜片面積為μm量級(jí)，內(nèi)中只有少數(shù)離子通道。玻璃微電極中含有一根浸入電解溶液中的導(dǎo)線，用于傳導(dǎo)離子。在此基礎(chǔ)上對(duì)該膜片施行電壓鉗位（即保持跨膜電壓恒定），如果單個(gè)離子通道被包含在膜片內(nèi)，則可對(duì)此膜片上的離子通道的電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)記錄。通過(guò)觀測(cè)單個(gè)通道開(kāi)放和關(guān)閉的電流變化，可直接得到各種離子通道開(kāi)放的電流幅值分布、開(kāi)放幾率、開(kāi)放壽命分布等功能參量，并分析它們與膜電位、離子濃度等之間的關(guān)系。還可把吸管吸附的膜片從細(xì)胞膜上分離出來(lái)，以膜的外側(cè)向外或膜的內(nèi)側(cè)向外等方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。這種技術(shù)對(duì)小細(xì)胞的電壓鉗位、改變膜內(nèi)外溶液成分以及施加藥物都很方便。

全細(xì)胞記錄構(gòu)型(whole-cellrecording) 高阻封接形成后，繼續(xù)以負(fù)壓抽吸使電極管內(nèi)細(xì)胞膜破裂，電極胞內(nèi)液直接相通，而與浴槽液絕緣，這種形式稱為“全細(xì)胞”記錄。它既可記錄膜電位又可記錄膜電流。其中膜電位可在電流鉗情況下記錄，或?qū)⒉９苓B到標(biāo)準(zhǔn)高阻微電極放大器上記錄。在電壓鉗條件下記錄到的大細(xì)胞全細(xì)胞電流可達(dá)nA級(jí)，全細(xì)胞鉗的串聯(lián)電阻(玻管和細(xì)胞內(nèi)部之間的電阻)應(yīng)當(dāng)補(bǔ)償。任何流經(jīng)膜的電流均流經(jīng)這一電阻，所引起的電壓降將使玻管電壓不同于細(xì)胞內(nèi)的真正電位。電流愈大，愈需對(duì)串聯(lián)電阻進(jìn)行補(bǔ)償。全細(xì)胞鉗應(yīng)注意細(xì)胞必需合理的小到其電流能被放大器測(cè)到的范圍(25～50nA)。減少串聯(lián)電阻的方法是玻管尖要比單通道記錄大。膜片鉗技術(shù)的建立，對(duì)生物學(xué)科學(xué)特別是神經(jīng)科學(xué)是一資有重大意義的變革。

膜片鉗技術(shù)發(fā)展歷史：1976年德國(guó)馬普生物物理化學(xué)研究所Neher和Sakmann在青蛙肌細(xì)胞上用雙電極鉗制膜電位的同時(shí)，記錄到ACh啟動(dòng)的單通道離子電流，從而產(chǎn)生了膜片鉗技術(shù)。1980年Sigworth等在記錄電極內(nèi)施加5-50cmH2O的負(fù)壓吸引，得到10-100GΩ的高阻封接（Giga-seal），明顯降低了記錄時(shí)的噪聲實(shí)現(xiàn)了單根電極既鉗制膜片電位又記錄單通道電流的突破。1981年Hamill和Neher等對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，引進(jìn)了膜片游離技術(shù)和全細(xì)胞記錄技術(shù)，從而使該技術(shù)更趨完善，具有1pA的電流靈敏度、1μm的空間分辨率和10μs的時(shí)間分辨率。1983年10月，《Single-ChannelRecording》一書(shū)問(wèn)世，奠定了膜片鉗技術(shù)的里程碑。Sakmann和Neher也因其杰出的工作和突出貢獻(xiàn)，榮獲1991年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)。膜片鉗80%的工夫在于刺備細(xì)胞。美國(guó)多通道膜片鉗單細(xì)胞

在青蛙肌細(xì)胞上用雙電極鉗制膜電位的同時(shí)，記錄到ACh啟動(dòng)的單通道離子電流，從而產(chǎn)生了膜片鉗技術(shù)。美國(guó)單通道膜片鉗電生理技術(shù)

電壓鉗的缺點(diǎn):目前電壓鉗技術(shù)主要用于研究巨火細(xì)胞的全細(xì)胞電流，特別是在分子克隆卵母細(xì)胞表達(dá)電流的鑒定中，發(fā)揮著不可替代的作用。然而，它也有其致命的弱點(diǎn):1。微電極需要刺穿細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)丟失，破壞細(xì)胞生理功能的完整性；2、不能確定單通道電流。由于電壓鉗位薄膜面積大，包含大量隨機(jī)開(kāi)關(guān)的通道，背景噪聲大，往往會(huì)掩蓋單通道的電流。3.在小細(xì)胞(如直徑10-30μm的哺乳動(dòng)物細(xì)胞)上進(jìn)行電壓鉗實(shí)驗(yàn)，技術(shù)難度更大。因?yàn)殡姌O需要插入到細(xì)胞中，所以微電極的前端必須做得非常薄。如此薄的前端導(dǎo)致電極阻抗較大，往往為60~-80mω或120~150MΩ(視灌注液不同而定)。如此大的電極阻抗，不利于用細(xì)胞內(nèi)電流鉗或電壓鉗記錄時(shí)，短時(shí)間(0.1μs)內(nèi)將電流注入細(xì)胞，從而達(dá)到鉗制膜電壓或膜電流的目的。此外，插在小電池上的兩個(gè)電極會(huì)產(chǎn)生電容并降低電壓測(cè)量電極的反應(yīng)能力。美國(guó)單通道膜片鉗電生理技術(shù)