膜片鉗放大器的工作模式;（1）電壓鉗模式∶在鉗制細(xì)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(hào)。是膜片鉗的基本工作模式.（2）屯流鉗素向細(xì)胞內(nèi)注入刺激電流,，記錄膜電位對(duì)刺激電流的反應(yīng),。記錄的是諸如動(dòng)作電位,，EPSP;IPSP等電壓信號(hào)。膜片鉗技術(shù)實(shí)現(xiàn)膜電位固定的關(guān)鍵是在玻璃微電極前列邊緣與細(xì)胞膜之間形成高阻（10GΩ）密封,，使電極前列開口處相接的細(xì)胞膜片與周圍環(huán)境在電學(xué)上隔離,，并通過外加命令電壓鉗制膜電位。由此形成了一門細(xì)胞學(xué)科—電生理學(xué),，即是用電生理的方法來記錄和分析細(xì)胞產(chǎn)生電的大小和規(guī)律的科學(xué),。德國單電極膜片鉗參數(shù)

電壓鉗的原理∶用兩根前列直徑0.5um的電極插入細(xì)胞內(nèi)，一根電極用作記錄電極以記錄跨膜電位,，用另一根電極作為電流注入電極,，以固定膜電位。從而實(shí)現(xiàn)固定膜電位的同時(shí)記錄膜電流,。電位記錄電極引導(dǎo)的膜電位（Vm）輸入電壓鉗放大器的負(fù)輸入端,，而人為控制的指令電位（Vc）輸入正輸入端，放大器的正負(fù)輸入端子等電位,，向正輸入端子施加指令電位（Vc）時(shí),，經(jīng)過短路負(fù)端子可使膜片等電較，即Vm=Vc,，從而達(dá)到電位鉗制的目的,，并可維持一定的時(shí)間。Vc的不同變化將導(dǎo)致Vm的變化,，從而引起細(xì)胞膜上電壓依賴性離子通道的開放,，通道開放引起的離子流反過來又引起Vm的變化，致使Vm≠Vc,，Vc與Vm的任何差值都會(huì)導(dǎo)致放大器有電壓輸出,，將相反極性的電流注入細(xì)胞,，以使Vc=Vm,，注入電流的大小與跨膜離子流相等，但方向相反,。因而注入的電流被認(rèn)為是標(biāo)本興奮時(shí)的跨膜電流值（通道電流）,。進(jìn)口多通道膜片鉗電生理技術(shù)了解離子通道的功能以及結(jié)構(gòu)的關(guān)系對(duì)于從分子水平深入探討某些疾病措施等均具有十分重要的理論和實(shí)際意義。

電壓鉗的缺點(diǎn)∶電壓鉗技術(shù)目前主要用于巨火細(xì)胞的全細(xì)胞電流研究,，特別在分子克隆的卵母細(xì)胞表達(dá)電流的鑒定中發(fā)揮其它技術(shù)不能替代的作用,。但也有其致命的弱點(diǎn)1、微電極需刺破細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞,，以致造成細(xì)胞漿流失,，破壞了細(xì)胞生理功能的完整性;2、不能測定單一通道電流,。因?yàn)殡妷恒Q制的膜面積很大,，包含著大量隨機(jī)開放和關(guān)閉著的通道,，而且背景噪音大，往往掩蓋了單一通道的電流,。3,、對(duì)體積小的細(xì)胞（如哺乳類***元，直徑在10-30μm之間）進(jìn)行電壓鉗實(shí)驗(yàn),，技術(shù)上有更大的困難,。由于電極需插入細(xì)胞，不得不將微電極的前列做得很細(xì),，如此細(xì)的前列致使電極阻抗很大,，常常是60～-8OMΩ或120～150MΩ（取決于不同的充灌液）。這樣大的電極阻抗不利于作細(xì)胞內(nèi)電流鉗或電壓鉗記錄時(shí)在短時(shí)間（0.1μs）內(nèi)向細(xì)胞內(nèi)注入電流,，達(dá)到鉗制膜電壓或膜電流之目的,。再者，在小細(xì)胞上插入的兩根電極可產(chǎn)生電容而降低測量電壓電極的反應(yīng)能力,。

離子通道結(jié)構(gòu)研究∶目前,，絕大多數(shù)離子通道的一級(jí)結(jié)構(gòu)得到了闡明但根本的還是要搞清楚各種離子通道的三維結(jié)構(gòu)，在這方面,，美國的二位科學(xué)家彼得·阿格雷和羅德里克麥金農(nóng)做出了一些開創(chuàng)性的工作,，他們到用X光繞射方法得到了K離子通道的三維結(jié)構(gòu)，二位因此獲得2003年諾貝系化學(xué)獎(jiǎng),。有關(guān)離子通道結(jié)構(gòu)不是本PPT的重點(diǎn),，可參考楊寶峰的<離子通道藥理學(xué)>和Hill的<lonicChannelsOfExcitableMembranes》。對(duì)離子通道功能的研究,，主要采用記錄離子通道電流來間接反映離子通道功能,，目前有如下兩種技術(shù)：電壓鉗技術(shù)（VoltageClamp），膜片鉗（patchclamp）技術(shù),。膜片鉗技術(shù)已成為研究離子通道的"金標(biāo)準(zhǔn)",。

現(xiàn)在這塊全新的芯片被放置在了跟前置放大器大小類似的小盒子中，便成就了這款全球較小的膜片鉗放大器ePatch,。體積大幅縮減只是一個(gè)表面,，由于細(xì)胞電信號(hào)在被電極記錄到后，直接進(jìn)入了芯片,，以較短的路徑直接從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成了數(shù)字信號(hào),，在很大程度上減少了環(huán)境及電路噪音對(duì)信號(hào)的影響，所以這款放大器便可以輕易獲取非常高質(zhì)量且穩(wěn)定的電生理信號(hào),。ePatch體積只為42*18*78mm,，重量200g，整套設(shè)備的大小只相當(dāng)于傳統(tǒng)膜片鉗設(shè)備的前置放大器,，可以輕松地放入衣服口袋,。用USB接口連接電腦后即可使用,，無需額外電源，連接和使用都極為簡便,。沒有了占地方的放大器,，數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及相互連接的眾多電線，電源線等等,，我們的膜片鉗又進(jìn)一步減小了體積,。這是一種以記錄通過離子通道的離子電流來反映細(xì)胞膜單一的或多個(gè)的離子通道分子活動(dòng)的技術(shù)。美國單通道膜片鉗電生理工具

而由通道蛋白介導(dǎo)的膜電導(dǎo)構(gòu)成了膜反應(yīng)的主動(dòng)成分,，它的電流電壓關(guān)系是非線性的,。德國單電極膜片鉗參數(shù)

全細(xì)胞膜片鉗記錄（whole-cellpatch-clamprecording）是應(yīng)用*早，也是*廣的鉗位技術(shù),，它相當(dāng)于連續(xù)的單電極電壓鉗位記錄,，也就是說全細(xì)胞記錄類似于傳統(tǒng)的細(xì)胞內(nèi)記錄，但它具有更大的優(yōu)越性,，如高分辨率,、低噪聲、極好的穩(wěn)定性以及能控制細(xì)胞內(nèi)的成分等,。全細(xì)胞記錄技采測定的是一個(gè)細(xì)胞內(nèi)全部**通道的電流,，記錄過程中電極的溶液取代了原細(xì)胞質(zhì)的成分。雖然膜片鉗記錄技術(shù)與*初的單電極電壓鉗位相比進(jìn)步了很多,，尤其在單離子通道鉗位記錄方面,，細(xì)胞或腦片的組織選擇及實(shí)驗(yàn)溶液的制備仍然是很重要的步驟。德國單電極膜片鉗參數(shù)

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