早在膜片鉗誕生之前，20世紀(jì)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(jī)制,，并因此獲得了諾貝爾生理醫(yī)學(xué)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(xué)研究所的Neher和Sakmann第1次于青蛙的肌細(xì)胞上，用玻璃電極吸下了一小片細(xì)胞膜,，記錄導(dǎo)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(xué)醫(yī)學(xué)院Sigworth等人在記錄電極內(nèi)增加了負(fù)壓吸引,，實(shí)現(xiàn)了10-100GΩ的高阻抗封接，使得單電極可以同時實(shí)現(xiàn)鉗制電位和記錄單通道電流,。1991年,，Neher與Sakmann因?yàn)閷δてQ技術(shù)的突出貢獻(xiàn)獲得了諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。膜片鉗技術(shù),，在人類對生理學(xué)的探究中,，無異于一條道路，通往了名為細(xì)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)。膜片鉗技術(shù)的建立,，對生物學(xué)科學(xué)特別是神經(jīng)科學(xué)是一資有重大意義的變革,。進(jìn)口膜片鉗電壓鉗制

膜片鉗在通道研究中的重要作用用膜片鉗技術(shù)可以直接觀察和分辨單離子通道電流及其開閉時程、區(qū)分離子通道的離子選擇性,、同時可發(fā)現(xiàn)新的離子通道及亞型,，并能在記錄單細(xì)胞電流和全細(xì)胞電流的基礎(chǔ)上進(jìn)一步計算出細(xì)胞膜上的通道數(shù)和開放概率，還可以用以研究某些胞內(nèi)或胞外物質(zhì)對離子通道開閉及通道電流的影響等,。同時用于研究細(xì)胞信號的跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞分泌機(jī)制。結(jié)合分子克隆和定點(diǎn)突變技術(shù),，膜片鉗技術(shù)可用于離子通道分子結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能關(guān)系的研究,。利用膜片鉗技術(shù)還可以用于藥物在其靶受體上作用位點(diǎn)的分析。如神經(jīng)元煙堿受體為配體門控性離子通道,，膜片鉗全細(xì)胞記錄技術(shù)通過記錄煙堿誘發(fā)電流,，可直觀地反映出神經(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，離子通道開放,、關(guān)閉的動力學(xué)特征及受體的失敏等活動,。使用膜片鉗全細(xì)胞記錄技術(shù)觀察拮抗劑對煙堿受體激動劑量效曲線的影響，來確定其作用的動力學(xué)特征,。然后根據(jù)分析拮抗劑對受體失敏的影響,，拮抗劑的作用是否有電壓依賴性、使用依賴性等特點(diǎn),，可從功能上區(qū)分拮抗劑在煙堿受體上的不同作用位點(diǎn),，即判斷拮抗劑是作用在受體的激動劑識別位點(diǎn)，離子通道抑或是其它的變構(gòu)位點(diǎn)上,。德國單通道膜片鉗蛋白質(zhì)分子水平膜片鉗,，帶您進(jìn)入細(xì)胞膜電生理的奇妙世界！

高阻封接技術(shù)還明顯降低了電流記錄的背景噪聲,，從而戲劇性地提高了時間,、空間及電流分辨率，如時間分辨率可達(dá)10μs,、空間分辨率可達(dá)1平方微米及電流分辨率可達(dá)10-12A,。影響電流記錄分辨率的背景噪聲除了來自于膜片鉗放大器本身外，主要還是信號源的熱噪聲,。信號源如同一個簡單的電阻,，其熱噪聲為σn=4Kt△f/R式中σn為電流的均方差根，K為波爾茲曼常數(shù),，t為溫度,，△f為測量帶寬，R為電阻值,?？梢姡玫降驮肼暤碾娏饔涗?，信號源的內(nèi)阻必需非常高,。如在1kHz帶寬，10%精度的條件下,，記錄1pA的電流,，信號源內(nèi)阻應(yīng)為2GΩ以上。電壓鉗技術(shù)只能測量內(nèi)阻通常達(dá)100kΩ～50MΩ的大細(xì)胞的電流,，從而不能用常規(guī)的技術(shù)和制備達(dá)到所要求的分辨率,。

離子選擇性（selectivity）（大小和電荷）∶某一種離子只能通過與其相應(yīng)的通道跨膜擴(kuò)散（安靜∶K＞Na100倍、興奮;Na＞K10-20倍）;各離子通道在不同狀態(tài)下,，對相應(yīng)離子的通透性不同,。門控特性（Gating）∶失活狀態(tài)不僅是通道處于關(guān)閉狀態(tài),，而且只有在經(jīng)過一個額外刺激使通道從失活關(guān)閉狀態(tài)進(jìn)入靜息關(guān)閉狀態(tài)后，通道才能再度接受外界刺激而***開放,。離子通道的功能(FunctionoflonChannels)1.產(chǎn)生細(xì)胞生物電現(xiàn)象,，與細(xì)胞興奮性相關(guān)。2.神經(jīng)遞質(zhì)的釋放,、腺體的分泌,、肌肉的運(yùn)動、學(xué)習(xí)和記憶3.維持細(xì)胞正常形態(tài)和功能完整性膜離子通道的基因變異及功能障礙與許多疾病有關(guān),，某些先天性與后天獲得性疾病是離子通道基因缺陷與功能改變的結(jié)果,，稱為離子通道病（ionchannelpathies）,。膜片鉗,，為您的科研之路增添一雙慧眼！

1976年德國馬普生物物理化學(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,，記錄到ACh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的時間分辨率,。1983年10月，《Single-ChannelRecording》一書問世,，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,。膜片鉗技術(shù)是用玻璃微電極吸管把只含1-3個離子通道,、面積為幾個平方微米的細(xì)胞膜通過負(fù)壓吸引封接起來。美國腦片膜片鉗實(shí)驗(yàn)操作

了解離子通道的功能以及結(jié)構(gòu)的關(guān)系對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,。進(jìn)口膜片鉗電壓鉗制

對電極持續(xù)施加一個1mV,、10～50ms的階躍脈沖刺激，電極入水后電阻約4～6MΩ,，此時在計算機(jī)屏幕顯示框中可看到測試脈沖產(chǎn)生的電流波形,。開始時增益不宜設(shè)得太高，一般可在1～5mV/pA,，以免放大器飽和,。由于細(xì)胞外液與電極內(nèi)液之間離子成分的差異造成了液結(jié)電位，故一般電極剛?cè)胨畷r測試波形基線并不在零線上,，須首先將保持電壓設(shè)置為0mV,，并調(diào)節(jié)“電極失調(diào)控制“使電極直流電流接近于零。用微操縱器使電極靠近細(xì)胞,，當(dāng)電極前列與細(xì)胞膜接觸時封接電阻指示Rm會有所上升,，將電極稍向下壓，Rm指示會進(jìn)一步上升,。通過細(xì)塑料管向電極內(nèi)稍加負(fù)壓,，細(xì)胞膜特性良好時，Rm一般會在1min內(nèi)快速上升,，直至形成GΩ級的高阻抗封接,。一般當(dāng)Rm達(dá)到100MΩ左右時，電極前列施加輕微負(fù)電壓(-30～-10mV)有助于GΩ封接的形成,。此時的現(xiàn)象是電流波形再次變得平坦,，使電極超極化由-40到-90mV，有助于加速形成封接,。為證實(shí)GΩ封接的形成,，可以增加放大器的增益，從而可以觀察到除脈沖電壓的首尾兩端出現(xiàn)電容性脈沖前列電流之外,，電流波形仍呈平坦?fàn)?。進(jìn)口膜片鉗電壓鉗制