電壓鉗技術(shù),，是20世紀(jì)初由Cole發(fā)明，Hodgkin和Huxley完善,，其設(shè)計(jì)的主要目的是為了證明動(dòng)作電位的產(chǎn)生機(jī)制,，即動(dòng)作電位的峰電位是由于膜對(duì)鈉的通透性發(fā)生了一過(guò)性的增大過(guò)程。但當(dāng)時(shí)沒(méi)有直接測(cè)定膜通透性的方法,，于是就用膜對(duì)某種離子的電導(dǎo)來(lái)**該種離子的通透性,，膜電導(dǎo)測(cè)定的依據(jù)是電學(xué)中的歐姆定律,，如膜的Na電導(dǎo)GNa與電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力（Em-ENa）和膜電流INa的關(guān)系GNa=INa/（Em-ENa）.因此可通過(guò)測(cè)量膜電流，再利用歐姆定律來(lái)計(jì)算膜電導(dǎo),，但是,，利用膜電流來(lái)計(jì)算膜電導(dǎo)時(shí)，記錄膜電流期間的膜電位必須保持不變,，否則膜電流的變化就不能**膜電導(dǎo)的變化,。這一條件是利用電壓鉗技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。下張幻燈中的右邊兩張圖是Hodgkin和Huxley在半個(gè)世紀(jì)以前利用電壓鉗記錄的搶烏賊的動(dòng)作電位和動(dòng)作電位過(guò)程中的膜電流的變化圖,，他們的實(shí)驗(yàn)***證明參與動(dòng)作電位的離子流由Na,，k，漏（Cl）三種成分組成,。并對(duì)這些離子流進(jìn)行了定量分析,。這一技術(shù)對(duì)闡明動(dòng)作電位的本質(zhì)和離子通道的的研究做出了極大的貢獻(xiàn)。膜電導(dǎo)測(cè)定的依據(jù)是電學(xué)中的歐姆定律,。進(jìn)口高通量全自動(dòng)膜片鉗專題

在形成高阻抗封接后,，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果之前，通常要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求進(jìn)行參數(shù)補(bǔ)償,，以期獲得符合實(shí)際的結(jié)果,。需要注意的是，應(yīng)恰當(dāng)設(shè)置放大器的帶寬,，例如10kHz,，這樣在電流監(jiān)測(cè)端將觀察不到超越此頻帶以外的無(wú)用信息。膜片鉗實(shí)驗(yàn)難度大,、技術(shù)要求高,，要掌握有關(guān)技術(shù)和方法雖不是很困難的事，但要從一大批的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中,，經(jīng)過(guò)處理和分析,，得出有意義、有價(jià)值的結(jié)果和結(jié)論,，就顯得不那么容易,，有許多需要注意和考慮的問(wèn)題，包括減少噪音,，避免電極前端的污染，提高封接成功率,，具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還需要考慮如何選取記錄模式,，為記錄特定離子電流如何選擇電極內(nèi)、外液,，如何選擇阻斷劑,、激動(dòng)劑,，如何進(jìn)行正確的數(shù)據(jù)采集等許多更為復(fù)雜的問(wèn)題，還需在科研實(shí)踐中不斷地探索和解決,。日本多通道膜片鉗細(xì)胞功能特性維持細(xì)胞正常形態(tài)和功能完整性,。

膜片鉗技術(shù)與其它技術(shù)相結(jié)合Neher等**將膜片鉗技術(shù)與Fura2熒光測(cè)鈣技術(shù)結(jié)合，同時(shí)進(jìn)行如細(xì)胞內(nèi)熒光強(qiáng)度,、細(xì)胞膜離子通道電流及細(xì)胞膜電容等多指標(biāo)變化的快速交替測(cè)定,，這樣便可得出同一事件過(guò)程中，多種因素各自的變化情況,，進(jìn)而可分析這些變化間的相互關(guān)系,。Neher將可光解出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率的關(guān)系及比較大分泌率等指標(biāo),。他又創(chuàng)膜片鉗的膜電容檢測(cè)與碳纖電極電化學(xué)檢測(cè)聯(lián)合運(yùn)用的技術(shù),。之后又將光電聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)與碳纖電極電化學(xué)檢測(cè)技術(shù)首先結(jié)合起來(lái)。這種結(jié)合既能研究分泌機(jī)制,，又能鑒別分泌物質(zhì),，還能互相彌補(bǔ)各單種方法的不足。Eberwine等于1991年首先將膜片鉗技術(shù)與RT-PCR技術(shù)結(jié)合起來(lái)運(yùn)用,，可對(duì)形態(tài)相似而電活動(dòng)不同的結(jié)果作出分子水平的解釋,，從此開(kāi)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)，膜通道蛋白重建技術(shù),。

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(guò)一個(gè)與電極夾持器連接的導(dǎo)管給微電極內(nèi)一個(gè)壓力,，一直到電極浸入記錄槽溶液中,。3.當(dāng)電極浸沒(méi)在溶液中時(shí)給電極一個(gè)測(cè)定脈沖（命令電壓，如5-10ms,，10mV）讀出電流,，按照歐姆定律計(jì)算電阻。4.通過(guò)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(xì)胞表面，并觀察電流的變化,，直至阻抗達(dá)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(shí)細(xì)胞不至于鉗位到零。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),。

在大多數(shù)膜片鉗實(shí)驗(yàn)，要求所有實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備均具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性，以使微電極與細(xì)胞膜之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)盡可能小,。防震工作臺(tái)放置倒置顯微鏡和與之固定連接的微操縱器,，其他設(shè)備置于臺(tái)外。屏蔽罩由銅絲網(wǎng)制成,，接地以防止周圍環(huán)境的雜散電場(chǎng)對(duì)膜片鉗放大器的探頭電路的干擾,。儀器設(shè)備架要靠近工作臺(tái)，便于測(cè)量?jī)x器與光學(xué)儀器配接,。倒置顯微鏡是膜片鉗實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的主要光學(xué)部件,，它不僅具有較好的視覺(jué)效果，便于將玻璃電極與細(xì)胞的頂部接觸,，而且是借助移動(dòng)物鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)聚焦,，具有較好的機(jī)械穩(wěn)定性。視頻監(jiān)視器主要是用來(lái)監(jiān)視實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的操作,，特別是能將封接參數(shù)（如封接阻抗）與細(xì)胞的形態(tài)對(duì)應(yīng),，以實(shí)現(xiàn)良好的封接。Neher創(chuàng)膜片鉗的膜電容檢測(cè)與碳纖電極電化學(xué)檢測(cè)聯(lián)合運(yùn)用的技術(shù),。美國(guó)細(xì)胞膜片鉗電壓鉗制

膜片鉗記錄技術(shù)與較早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。進(jìn)口高通量全自動(dòng)膜片鉗專題

一,、記錄設(shè)備首先,，盡可能完善膜片鉗記錄設(shè)備是實(shí)驗(yàn)前的重要步驟，如用模型細(xì)胞測(cè)定電子設(shè)備,、安裝并測(cè)試應(yīng)用軟件,、調(diào)節(jié)光學(xué)顯微鏡、檢驗(yàn)防震工作臺(tái)等,。二,、微電極的制備膜片鉗電極是用外徑為1-2mm的毛細(xì)玻璃管拉制成的。標(biāo)準(zhǔn)的毛細(xì)玻璃管（外經(jīng)1.5mm,，管壁厚0.3mm）適合于制作單通道記錄的微電極,，而全細(xì)胞記錄則應(yīng)選管壁較薄（0.16mm）的毛細(xì)玻璃管,，這樣可以使電極阻抗較低,。三、封接（Sealing）技術(shù)封接（seal）是膜片鉗記錄的關(guān)鍵步驟之一,。封接不好噪聲太大必然影響細(xì)胞膜電信號(hào)的記錄,，一般要求封接阻抗至少20GΩ才可進(jìn)行常規(guī)記錄。為了形成良好封接必須保持清潔的溶液,、良好的視野以及適當(dāng)?shù)碾姌O鍍膜,。為了獲得較好的"千兆歐封接",，細(xì)胞表面必須裸露以便微電極前列能接觸細(xì)胞，細(xì)胞的大小也是成功記錄的個(gè)因素,，一般選擇10-20um的細(xì)胞比較理想。進(jìn)口高通量全自動(dòng)膜片鉗專題

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