膜片鉗的基本原理則是利用負反饋電子線路，將微電極前列所吸附的一個至幾個平方微米的細胞膜的電位固定在一定水平上，對通過通道的微小離子電流作動態(tài)或靜態(tài)觀察，從而研究其功能。膜片鉗技術實現(xiàn)膜電流固定的關鍵步驟是在玻璃微電極前列邊緣與細胞膜之間形成高阻密封，其阻抗數(shù)值可達10～100GΩ(此密封電阻是指微電極內與細胞外液之間的電阻)。由于此阻值如此之高，故基本上可看成絕緣，其上之電流可看成零，形成高阻密封的力主要有氫健、范德華力、鹽鍵等。此密封不僅電學上近乎絕緣，在機械上也是較牢固的。又由于玻璃微電極前列管徑很小，其下膜面積只約1μm2，在這么小的面積上離子通道數(shù)量很少，一般只有一個或幾個通道，經(jīng)這一個或幾個通道流出的離子數(shù)量相對于整個細胞來講很少，可以忽略，也就是說電極下的離子電流對整個細胞的靜息電位的影響可以忽略，那么，只要保持電極內電位不變，則電極下的一小片細胞膜兩側的電位差就不變，從而實現(xiàn)電位固定。封接（seal）是膜片鉗記錄的關鍵步驟之一。德國全自動膜片鉗專題

電壓鉗技術，是20世紀初由Cole發(fā)明，Hodgkin和Huxley完善，其設計的主要目的是為了證明動作電位的產生機制，即動作電位的峰電位是由于膜對鈉的通透性發(fā)生了一過性的增大過程。但當時沒有直接測定膜通透性的方法，于是就用膜對某種離子的電導來**該種離子的通透性，膜電導測定的依據(jù)是電學中的歐姆定律，如膜的Na電導GNa與電化學驅動力（Em-ENa）和膜電流INa的關系GNa=INa/（Em-ENa）.因此可通過測量膜電流，再利用歐姆定律來計算膜電導，但是，利用膜電流來計算膜電導時，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**膜電導的變化。這一條件是利用電壓鉗技術實現(xiàn)的。下張幻燈中的右邊兩張圖是Hodgkin和Huxley在半個世紀以前利用電壓鉗記錄的搶烏賊的動作電位和動作電位過程中的膜電流的變化圖，他們的實驗***證明參與動作電位的離子流由Na，k，漏（Cl）三種成分組成。并對這些離子流進行了定量分析。這一技術對闡明動作電位的本質和離子通道的的研究做出了極大的貢獻。美國腦片膜片鉗細胞功能特性膜片鉗80%的工夫在于刺備細胞。

膜片鉗技術（patch clamp techniques）是采用鉗制電壓或電流的方法對生物膜上離子通道的電活動進行記錄的微電極技術。1989年，Blanton將腦片電生理記錄與細胞的膜片鉗記錄結合起來，建立了腦片膜片鉗記錄技術（patch clamp on invitro brains lices），這為在細胞水平研究反射中樞系統(tǒng)離子通道或受體在神經(jīng)環(huán)路中的生理和藥理學作用及其機制提供了可能性。離體的腦組織能夠在一定的溫度、酸度和滲透壓、通氧狀態(tài)等條件下存活并保持良好的生理狀態(tài)。與急性分離的或培養(yǎng)的神經(jīng)元相比，離體腦片中的神經(jīng)元更接近生理狀態(tài)：基本保持了在體情況下的細胞形態(tài)，神經(jīng)細胞之間及神經(jīng)細胞與非神經(jīng)細胞之間的很多固有聯(lián)系，以及較為正常完整的突觸回路、受體分布、遞質釋放及其信息傳遞等功能。

膜片鉗技術實現(xiàn)了小片膜的孤立和高阻封接的形成，由于高阻封接使背景噪聲水平降低，相對地增寬了記錄頻帶范圍，提高了分辨率。另外，它還具有良好的機械穩(wěn)定性和化學絕緣性。而小片膜的孤立使對單個離子通道進行研究成為可能。單通道電流1.典型的單通道電流呈一種振幅相同而持續(xù)時間不等的脈沖樣變化。他有兩個電導水平，即O和1，分別對應通道的關閉和開效狀態(tài)。2.有的矩形脈沖簇狀發(fā)放時，通道電流不在同一水平，可以明顯觀察到不同數(shù)目離子通道所形成的電流臺階，從而可推斷出被測膜片的通道數(shù)目。3.有的通道可記錄到圓滑型和方波形兩種形式。4.有些通道開放活動是持續(xù)開放，中間被閃動樣的關閉所中斷，形成burst開放。有些通道開放活動是簇狀開放與短期平靜交替出現(xiàn)，形成簇狀發(fā)放串（Cluster）細胞膜由脂類雙分子層和和蛋白質構成。

向電極連續(xù)施加1mV、10~50ms的階躍脈沖，電極入水后電阻約為4~6mΩ。此時，在計算機屏幕顯示框中可以看到測試脈沖產生的電流波形。剛開始的時候增益不要設置太高，一般可以是1~5mV/PA，避免放大器飽和。由于細胞外液和電極液離子組成的差異導致液體接界電位，電極剛入水時測試波形的基線不在零線上。因此，需要將保持電壓設置為0mV，并調整“電極不平衡控制”，使電極DC電流接近于零。當使用微操作器使電極靠近細胞時，當電極前緣接觸細胞膜時，密封電阻指標Rm會上升，當電極輕微下壓時，Rm指標會進一步上升。當通過細塑料管對電極施加輕微負壓，且細胞膜特性良好時，Rm一般會在1min內迅速上升，直至形成Gω級高阻密封。一般在Rm達到100MΩ左右時，在電極前端施加一個輕微的負電壓(-30~-30~-10mV)，有利于gω密封的形成。此時的現(xiàn)象是電流波形再次變平，使電極從-40到-90mV超極化，有助于加速形成密封。為了確認gωseal的形成，可以提高放大器的增益，因此可以觀察到除了脈沖電壓開始和結束時的容性脈沖超前電流外，電流波形仍然是平坦的。膜片鉗，為您的科研之路增添一雙慧眼！單電極膜片鉗解決方案

膜片鉗是一種用于夾持薄膜或其他薄片材料的工具。德國全自動膜片鉗專題

    膜片鉗技術的建立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.通過一個與電極夾持器連接的導管給微電極內一個壓力，一直到電極浸入記錄槽溶液中。3.當電極浸沒在溶液中時給電極一個測定脈沖（命令電壓，如5-10ms，10mV）讀出電流，按照歐姆定律計算電阻。4.通過膜片鉗放大器的控制鍵將微電極前列的連接電位（junctionpotentials）調至零位，這種電位差是由于電極內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胞表面，并觀察電流的變化，直至阻抗達到1GΩ以上形成"干兆封接"6.調整靜息膜電位到期望的鉗位電壓的水平，使放大器從"搜尋"轉到"電壓鉗"時細胞不至于鉗位到零。 德國全自動膜片鉗專題