高阻密封技術(shù)還***降低了電流記錄的背景噪聲，從而大幅提高了時(shí)間、空間和電流分辨率，如10μs的時(shí)間分辨率、1平方微米的空間分辨率和10-12年的電流分辨率。影響電流記錄分辨率的背景噪聲不僅來自膜片鉗放大器本身，還來自信號(hào)源的熱噪聲。信號(hào)源就像一個(gè)簡(jiǎn)單的電阻，其熱噪聲為σn=4Kt△f/R其中σn為電流均方差的平方根，k為玻爾茲曼常數(shù)，t為溫度，△f為測(cè)量帶寬，R為電阻值。可以看出，為了獲得低噪聲電流記錄，信號(hào)源的內(nèi)阻必須非常高。如果在1kHz帶寬、10%精度的條件下記錄1pA的電流，信號(hào)源的內(nèi)阻應(yīng)該大于2gω。電壓鉗技術(shù)只能測(cè)量?jī)?nèi)阻為100kω~50mω的大電池的電流，常規(guī)技術(shù)和制備無法達(dá)到所需的分辨率。在細(xì)胞膜的電興奮過程中，脂質(zhì)層膜電容的反應(yīng)是被動(dòng)的，其電流電壓曲線是線性的。日本高通量全自動(dòng)膜片鉗腦片

膜片鉗技術(shù)與其他技術(shù)的結(jié)合Neher等**將膜片鉗技術(shù)與Fura2熒光鈣測(cè)量技術(shù)相結(jié)合，同時(shí)進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)熒光強(qiáng)度、細(xì)胞膜離子通道電流、細(xì)胞膜電容等多項(xiàng)指標(biāo)變化的快速交替測(cè)量，從而獲得同一事件過程中各因素的各自變化，進(jìn)而分析這些變化之間的關(guān)系。Neher將能夠光解鈣離子的鈣螯合物引入膜片鉗技術(shù)，進(jìn)而可以定量研究鈣離子濃度與分泌速率的關(guān)系以及相對(duì)較大的分泌速率。他還發(fā)明了膜片鉗的膜電容檢測(cè)與碳纖維電極的電化學(xué)檢測(cè)相結(jié)合的技術(shù)。然后***將光電聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)和碳纖維電極電化學(xué)檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合。這種結(jié)合既能研究分泌機(jī)制，又能鑒定分泌物質(zhì)，彌補(bǔ)了各單一方法的不足。Eberwine于1991年***將膜片鉗技術(shù)與RT-PCR技術(shù)相結(jié)合，可以在分子水平上解釋形態(tài)相似但電活動(dòng)不同的結(jié)果，隨后開始了膜片鉗與分子生物學(xué)技術(shù)相結(jié)合的時(shí)代:基因重組技術(shù)和膜通道蛋白重建技術(shù)。進(jìn)口可升級(jí)膜片鉗解決方案在膜電位改變時(shí)，在電場(chǎng)的作用下，重新分布導(dǎo)致通道的關(guān)閉，同時(shí)有電荷移動(dòng)，稱為門控電流。

膜片鉗技術(shù)的創(chuàng)立取代了電壓鉗技術(shù)，是細(xì)胞電生理研究的一個(gè)飛躍，使得離子通道的研究，從宏觀深入到微觀，使昔日的“肉湯生理學(xué)(brothphysiology)”與“閃電生理學(xué)(lightningphysiology)”在分子水平上結(jié)合起來，使人們對(duì)膜通道的認(rèn)識(shí)耳目一新。當(dāng)前，生理學(xué)、生物物理學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)和藥理學(xué)等多種學(xué)科正在把膜片鉗技術(shù)和膜通道蛋白重組技術(shù)、同位素示蹤技術(shù)和光譜技術(shù)等非電生理技術(shù)結(jié)合起來，協(xié)同對(duì)離子通道進(jìn)行較全的研究。不少實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)將基因工程與膜片鉗技術(shù)結(jié)合起來，把通道蛋白有目的地重組于人工膜中進(jìn)行研究。設(shè)想將合成的通道蛋白分子接種入機(jī)體以替換有缺陷和異常的通道的功能而達(dá)到的目的。

1937年，Hodgkin和Huxley在烏賊巨大神經(jīng)軸突細(xì)胞內(nèi)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)電記錄，獲1963年Nobel獎(jiǎng)1946年，凌寧和Gerard創(chuàng)造拉制出前列直徑小于1μm的玻璃微電極，并記錄了骨骼肌的電活動(dòng)。玻璃微電極的應(yīng)用使的電生理研究進(jìn)行了重命性的變化。Voltageclamp（電壓鉗技術(shù)）由Cole和Marmont發(fā)明，并很快由Hodgkin和Huxley完善，真正開始了定量研究，建立了H一H模型（膜離子學(xué)說），是近代興奮學(xué)說的基石。1948年，Katz利用細(xì)胞內(nèi)微電極技術(shù)記錄到了終板電位;1969年，又證實(shí)N—M接觸后的Ach以"量子式"釋放，獲1976年Nobel獎(jiǎng)。1976年，德國(guó)的Neher和Sakmann發(fā)明PatchClamp（膜片鉗）。并在蛙橫紋肌終板部位記錄到乙酰膽堿引起的通道電流。Neher將膜片鉗技術(shù)與Fura 2 熒光測(cè)鈣技術(shù)結(jié)合。

ePatch雖然設(shè)備非常小巧，但功能完備，傳統(tǒng)膜片鉗設(shè)備能做的實(shí)驗(yàn)，用ePatch幾乎都能做。具有voltage-clamp，current-clamp，zerocurrent-clamp三種模式，自動(dòng)電極電壓飄移補(bǔ)償，C-fast-C-slow-R-series-P/N補(bǔ)償，Bridgebalance補(bǔ)償?shù)裙δ堋？梢宰鋈?xì)胞記錄也可以做單通道記錄，膜片鉗技術(shù)常做的離子通道電流，突觸后電流，動(dòng)作電位檢測(cè)等實(shí)驗(yàn)都能輕松實(shí)現(xiàn)。公司還為此開發(fā)了友好的控制和記錄軟件，筆者上手接觸了一下，發(fā)現(xiàn)跟AXON的軟件類似，并且程序編輯更為簡(jiǎn)單易用。所記錄到的數(shù)據(jù)可以直接使用Clampfit進(jìn)行分析，可以說對(duì)于使用過AXON設(shè)備的膜片鉗工作者來說，上手毫無難度。全自動(dòng)膜片鉗技術(shù)的出現(xiàn)標(biāo)志著膜片鉗技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)嶄新階段。日本單電極膜片鉗單細(xì)胞

以膜片鉗為鑰匙，打開細(xì)胞離子通道研究的大門！日本高通量全自動(dòng)膜片鉗腦片

高阻封接問題的解決不僅改善了電流記錄性能，還隨之出現(xiàn)了研究通道電流的多種膜片鉗方式。根據(jù)不同的研究目的，可制成不同的膜片構(gòu)型。(1)細(xì)胞吸附膜片(cell-attachedpatch)將兩次拉制后經(jīng)加熱拋光的微管電極置于清潔的細(xì)胞膜表面上，形成高阻封接，在細(xì)胞膜表面隔離出一小片膜，既而通過微管電極對(duì)膜片進(jìn)行電壓鉗制，分辨測(cè)量膜電流，稱為細(xì)胞貼附膜片。由于不破壞細(xì)胞的完整性，這種方式又稱為細(xì)胞膜上的膜片記錄。此時(shí)跨膜電位由玻管固定電位和細(xì)胞電位決定。因此，為測(cè)定膜片兩側(cè)的電位，需測(cè)定細(xì)胞膜電位并從該電位減去玻管電位。從膜片的通道活動(dòng)看，這種形式的膜片是極穩(wěn)定的，因細(xì)胞骨架及有關(guān)代謝過程是完整的，所受的干擾小。日本高通量全自動(dòng)膜片鉗腦片