電壓鉗技術(shù)是由科爾發(fā)明的，并在20世紀(jì)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(dāng)時還沒有直接測量膜通透性的方法,，所以用膜電導(dǎo)來測量離子通透性,。膜電導(dǎo)測量的基礎(chǔ)是電學(xué)中的歐姆定律，如膜Na電導(dǎo)GNa與電化學(xué)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(dǎo),。然而,，膜電導(dǎo)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(jì)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,。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。美國多通道膜片鉗實驗操作

與藥物作用有關(guān)的心肌離子通道,，心肌細胞通過各種離子通道對膜電位和動作電位穩(wěn)態(tài)的維持而保持正常的功能,。近年來，國外學(xué)者在人類心肌細胞離子通道特性的研究中取得了許多進展,，使得心肌藥理學(xué)實驗由動物細胞模型向人心肌細胞成為可能,。對離子通道生理與病理情況下作用機制的研究，通過對各種生理或病理情況下細胞膜某種離子通道特性的研究,，了解該離子的生理意義及其在疾病過程中的作用機制,。如對鈣離子在腦缺血神經(jīng)細胞損害中作用機制的研究表明，缺血性腦損害過程中,，Ca2+介導(dǎo)現(xiàn)象起非常重要的作用,，缺血缺氧使Ca2+通道開放，過多的Ca2+進入細胞內(nèi)就出現(xiàn)Ca2+超載,，導(dǎo)致神經(jīng)元及細胞膜損害,，膜轉(zhuǎn)運功能障礙，嚴(yán)重的可使神經(jīng)元壞死,。高通量全自動膜片鉗腦片封接是膜片鉗記錄的關(guān)鍵步驟之一。

細胞是動物和人體的基本單元,，細胞與細胞內(nèi)的通信是依靠其膜上的離子通道進行的,，離子和離子通道是細胞興奮的基礎(chǔ)，亦即產(chǎn)生生物電信號的基礎(chǔ),，生物電信號通常用電學(xué)或電子學(xué)方法進行測量,。由此形成了一門細胞學(xué)科--電生理學(xué)。膜片鉗技術(shù)已成為研究離子通道的黃金標(biāo)準(zhǔn)。電壓門控性離子通道：膜上通道蛋白的帶點集團在膜電位改變時,，在電場的作用下,，重新分布導(dǎo)致通道的關(guān)閉，同時有電荷移動,，稱為門控電流,。配體門控離子通道：神經(jīng)遞質(zhì)（如乙酰膽堿）、ji素等與通道蛋白上的特定位點結(jié)合,，引起蛋白構(gòu)像的改變,，導(dǎo)致通道的打開。

這一設(shè)計模式似乎幾十年都沒有改變過,，作為一個有著近20年膜片鉗經(jīng)驗的科研工作者,，記得自己進入實驗室次看到的放大器就差不多是這樣，也不覺得還會有什么變化,。直到筆者在19年訪問歐洲的一個同樣做電生理的實驗室的時候,，發(fā)現(xiàn)了這樣一款獨特的放大器，讓筆者眼前一亮,，這款放大器從前置放大器出來的線竟然就直接連接在了電腦上,，當(dāng)筆者問他們放大器和數(shù)模呢？他們說,，你看到的就是全部了,，所以的部件都包含在了這個前置放大器中。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(wù)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*63小時隨時人工在線咨詢.由于膜片鉗檢測的是PA級的微電流信號,，因此需要特殊的放大器及模數(shù)轉(zhuǎn)換器,。

光遺傳學(xué)調(diào)控技術(shù)是近幾年正在迅速發(fā)展的一項整合了光學(xué)、基因操作技術(shù),、電生理等多學(xué)科交叉的生物技術(shù),。NatureMethods雜志將此技術(shù)評為"Methodoftheyear2010"[19]；美國麻省理工學(xué)院科技評述（MITTechnologyReview,，2010）在其總結(jié)性文章"Theyearinbiomedicine"中指出：光遺傳學(xué)調(diào)控技術(shù)現(xiàn)已經(jīng)迅速成為生命科學(xué),，特別是神經(jīng)和心臟研究領(lǐng)域中熱門的研究方向之一。目前這一技術(shù)正在被全球幾百家從事心臟學(xué),、神經(jīng)科學(xué)和神經(jīng)工程研究的實驗室使用,，幫助科學(xué)家們深入理解大腦的功能，進而為深刻認(rèn)識神經(jīng),、精神疾病,、心血管疾病的發(fā)病機理并研發(fā)針對疾病干預(yù)和的新技術(shù)。電壓鉗技術(shù)的主要在于將膜電位固定在指令電壓的水平,，這樣才能研究在給定膜電位下膜電流隨時間的變化關(guān)系,。進口全細胞膜片鉗研究

這是一種以記錄通過離子通道的離子電流來反映細胞膜單一的或多個的離子通道分子活動的技術(shù),。美國多通道膜片鉗實驗操作

1976年德國馬普生物物理化學(xué)研究所Neher和Sakmann在青蛙肌細胞上用雙電極鉗制膜電位的同時，記錄到ACh啟動的單通道離子電流,，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)進行了改進，引進了膜片游離技術(shù)和全細胞記錄技術(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,，榮獲1991年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎。美國多通道膜片鉗實驗操作