電壓鉗技術(shù)是由科爾發(fā)明的，并在20世紀初由霍奇金和赫胥黎完善。其設(shè)計的主要目的是證明動作電位的產(chǎn)生機制，即動作電位的峰值電位是由于膜對鈉的通透性瞬間增加。但當時還沒有直接測量膜通透性的方法，所以用膜電導來測量離子通透性。膜電導測量的基礎(chǔ)是電學中的歐姆定律，如膜Na電導GNa與電化學驅(qū)動力(Em-ENa)的關(guān)系，膜電流INaGNa=INa/(Em-ENa)。因此，可以通過測量膜電流，然后利用歐姆定律來計算膜電導。然而，膜電導可以通過使用膜電流來計算。這個條件是通過電壓鉗技術(shù)實現(xiàn)的。下一張幻燈片中右邊的兩張圖顯示了squid的動作電位和動作電位過程中膜電流的變化，這是霍奇金和赫胥黎在半個世紀前用電壓鉗記錄的。他們的實驗證明了參與動作電位的離子電流由三種成分組成:Na、K、Cl。對這些離子流進行了定量分析。這項技術(shù)為闡明動作電位的本質(zhì)和離子通道的研究做出了巨大貢獻。脂質(zhì)層電導很低，由于雙分子層的結(jié)構(gòu)特點，形成了細胞的膜電容，通道蛋白開閉狀況主要決定了膜電導的數(shù)值。德國雙分子層膜片鉗實驗操作
膜片鉗技術(shù)（patch clamp techniques）是采用鉗制電壓或電流的方法對生物膜上離子通道的電活動進行記錄的微電極技術(shù)。1989年，Blanton將腦片電生理記錄與細胞的膜片鉗記錄結(jié)合起來，建立了腦片膜片鉗記錄技術(shù)（patch clamp on invitro brains lices），這為在細胞水平研究反射中樞系統(tǒng)離子通道或受體在神經(jīng)環(huán)路中的生理和藥理學作用及其機制提供了可能性。離體的腦組織能夠在一定的溫度、酸度和滲透壓、通氧狀態(tài)等條件下存活并保持良好的生理狀態(tài)。與急性分離的或培養(yǎng)的神經(jīng)元相比，離體腦片中的神經(jīng)元更接近生理狀態(tài)：基本保持了在體情況下的細胞形態(tài)，神經(jīng)細胞之間及神經(jīng)細胞與非神經(jīng)細胞之間的很多固有聯(lián)系，以及較為正常完整的突觸回路、受體分布、遞質(zhì)釋放及其信息傳遞等功能。德國可升級膜片鉗價格在膜電位改變時，在電場的作用下，重新分布導致通道的關(guān)閉，同時有電荷移動，稱為門控電流。
早在膜片鉗誕生之前，20世紀50~60年代，Hodgkin與Hexley便發(fā)現(xiàn)并使用了電壓鉗技術(shù)，他們通過雙電極電壓鉗在烏賊軸突上發(fā)現(xiàn)了動作電位的離子機制，并因此獲得了諾貝爾生理醫(yī)學獎。這也為后來膜片鉗的誕生奠定了基礎(chǔ)。于1976年，德國馬克斯普朗克生物物理化學研究所的Neher和Sakmann第1次于青蛙的肌細胞上，用玻璃電極吸下了一小片細胞膜，記錄導了皮安級的單通道離子電流，從而產(chǎn)生了膜片鉗技術(shù)。1980年，耶魯大學醫(yī)學院Sigworth等人在記錄電極內(nèi)增加了負壓吸引，實現(xiàn)了10-100GΩ的高阻抗封接，使得單電極可以同時實現(xiàn)鉗制電位和記錄單通道電流。1991年，Neher與Sakmann因為對膜片鉗技術(shù)的突出貢獻獲得了諾貝爾生理醫(yī)學獎。膜片鉗技術(shù)，在人類對生理學的探究中，無異于一條道路，通往了名為細胞電生理的國度。膜片鉗技術(shù)也許某一天會被更便捷或更精確的技術(shù)取代，但其至今仍然是離子通道相關(guān)研究中使用蕞廣的技術(shù)。
膜片鉗在通道研究中起著重要的作用。膜片鉗技術(shù)可以直接觀察和區(qū)分單個離子通道電流及其開閉時間，區(qū)分離子通道的離子選擇性，同時發(fā)現(xiàn)新的離子通道和亞型，在記錄單細胞電流和全細胞電流的基礎(chǔ)上，進一步計算細胞膜上的通道數(shù)和開放概率。也可用于研究某些細胞內(nèi)或細胞外物質(zhì)對離子通道的開閉和通道電流的影響。同時用于研究細胞信號的跨膜轉(zhuǎn)導和細胞分泌機制。結(jié)合分子克隆和定點突變技術(shù)，膜片鉗技術(shù)可用于研究離子通道的分子結(jié)構(gòu)與生物學功能的關(guān)系。膜片鉗技術(shù)也可用于分析藥物對其靶受體的作用位點。例如，神經(jīng)元煙堿受體是配體門控離子通道，膜片鉗全細胞記錄技術(shù)可以通過記錄煙堿誘發(fā)電流，直接反映神經(jīng)元煙堿受體活動的全過程，包括受體與其激動劑和拮抗劑的親和力、離子通道開閉的動態(tài)特征、受體的***等。用膜片鉗全細胞記錄技術(shù)觀察拮抗劑對煙堿受體興奮的量效曲線的影響，以確定其作用的動態(tài)特征。然后根據(jù)拮抗劑對受體***的影響分析，拮抗劑的作用是否是電壓依賴性和使用依賴性的，我們可以從功能上區(qū)分拮抗劑對煙堿受體的不同作用位點，即判斷拮抗劑是作用于受體的激動劑識別位點、離子通道還是其他變構(gòu)位點。浸溶細胞溶液和微電極玻璃管內(nèi)的填充液成分對全細胞膜片鉗記錄也是很重要的內(nèi)容。
膜片鉗放大器的工作模式;（1）電壓鉗模式∶在鉗制細胞膜電位的基礎(chǔ)上改變膜電位，記錄離子通道電流的變化，記錄的是諸如通道電流;EPSC;IPSC等電流信號。是膜片鉗的基本工作模式.（2）屯流鉗素向細胞內(nèi)注入刺激電流，記錄膜電位對刺激電流的反應。記錄的是諸如動作電位，EPSP;IPSP等電壓信號。膜片鉗技術(shù)實現(xiàn)膜電位固定的關(guān)鍵是在玻璃微電極前列邊緣與細胞膜之間形成高阻（10GΩ）密封，使電極前列開口處相接的細胞膜片與周圍環(huán)境在電學上隔離，并通過外加命令電壓鉗制膜電位。滔博生物TOP-Bright專注基于多種離子通道靶點的化合物體外篩選,服務于全球藥企的膜片鉗公司,快速獲得實驗結(jié)果,專業(yè)團隊,7*44小時隨時人工在線咨詢.膜片鉗技術(shù)的建立，對生物學科學特別是神經(jīng)科學是一資有重大意義的變革。進口雙分子層膜片鉗腦片
一些學者建立了組織切片膜片鉗技術(shù)（Slicepatch），就能在哺乳動物腦片制備上做全細胞記錄。德國雙分子層膜片鉗實驗操作
膜片鉗技術(shù)的建立1.拋光及填充好玻璃管微電極，并將它固定在電極夾持器中。2.通過一個與電極夾持器連接的導管給微電極內(nèi)一個壓力，一直到電極浸入記錄槽溶液中。3.當電極浸沒在溶液中時給電極一個測定脈沖（命令電壓，如5-10ms，10mV）讀出電流，按照歐姆定律計算電阻。4.通過膜片鉗放大器的控制鍵將微電極前列的連接電位（junctionpotentials）調(diào)至零位，這種電位差是由于電極內(nèi)填充溶液與浸浴液不同離子成分的遷移造成的。5.用微操縱器將微電極前列在直視下靠近要記錄的細胞表面，并觀察電流的變化，直至阻抗達到1GΩ以上形成"干兆封接"6.調(diào)整靜息膜電位到期望的鉗位電壓的水平，使放大器從"搜尋"轉(zhuǎn)到"電壓鉗"時細胞不至于鉗位到零。德國雙分子層膜片鉗實驗操作
