1976年德國(guó)馬普生物物理研究所Neher和Sakmann創(chuàng)建了膜片鉗技術(shù)（patch clamp recording technique）。這是一種以記錄通過(guò)離子通道的離子電流來(lái)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)。它和基因克隆技術(shù)（gene cloning）并架齊驅(qū)，給生命科學(xué)研究帶來(lái)了巨大的前進(jìn)動(dòng)力。

1.對(duì)單細(xì)胞形態(tài)與功能關(guān)系的研究

通過(guò)把單細(xì)胞逆轉(zhuǎn)錄多聚酶鏈反應(yīng)技術(shù)和膜片鉗技術(shù)相結(jié)合，在全細(xì)胞膜片鉗記錄下，把整個(gè)細(xì)胞（包括細(xì)胞膜）或者單細(xì)胞內(nèi)容物吸入電極，把 細(xì)胞內(nèi)存在的各種mRNA全部快速地逆轉(zhuǎn)錄為cDNA，再通過(guò)常規(guī)PCR擴(kuò)增和待檢的特異mRNA的檢測(cè)，通過(guò)這能夠在分子水平上解釋形態(tài)相似而電活動(dòng)不同的結(jié)果或者替單細(xì)胞逆轉(zhuǎn)錄多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)提供標(biāo)本，在分子水平上解釋了同一結(jié)構(gòu)中形態(tài)非常相似但功能不同的事實(shí)。

2.對(duì)離子通道生理與病理情況下作用機(jī)制的研究

為了了解離子的生理意義及其在疾病過(guò)程中的作用機(jī)制，需要在各種生理或病理情況下，對(duì)細(xì)胞膜某種離子通道特性進(jìn)行研究。如對(duì)鈣離子在腦缺血神經(jīng)細(xì)胞損害中作用機(jī)制的研究說(shuō)明，缺血性腦損害過(guò)程中，Ca2+ 介導(dǎo)現(xiàn)象有著非常重要的影響，缺血缺氧造成Ca2+通道開(kāi)放，出現(xiàn)Ca2+超載是由過(guò)多的Ca2+進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)導(dǎo)致的，從而損害神經(jīng)元及細(xì)胞膜，使得膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能出現(xiàn)障礙，嚴(yán)重的能夠?qū)е律窠?jīng)元壞死。

3.在心血管藥理研究中的應(yīng)用

膜片鉗技術(shù)廣泛應(yīng)用于膜片鉗技術(shù)，不斷更新了對(duì)血管疾病和藥物作用的認(rèn)識(shí)，并且形成了許多關(guān)于其病因?qū)W與藥理學(xué)方面的新觀點(diǎn)。就像正如諾貝爾基金會(huì)在頒獎(jiǎng)時(shí)所言：“Neher和Sadmann的貢獻(xiàn)有利于了解不同疾病機(jī)理，為研制新的更為的藥物開(kāi)辟了道路”。

4.和藥物作用相關(guān)的心肌離子通道

由于各種離子通道對(duì)膜電位和動(dòng)作電位穩(wěn)態(tài)的維持而使得心肌細(xì)胞功能保持正常。這些年以來(lái)，在人類心肌細(xì)胞離子通道特性的研究中，國(guó)外學(xué)者進(jìn)展頗多，心肌藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)由動(dòng)物細(xì)胞模型向人心肌細(xì)胞的可能性增大。

5.在神經(jīng)科學(xué)中的應(yīng)用

膜片鉗技術(shù)和離體腦片技術(shù)結(jié)合，不僅能夠?qū)Χㄎ簧窠?jīng)元離子通道進(jìn)行研究，而且能夠研究神經(jīng)元突觸的聯(lián)系，相較于使用培養(yǎng)的或急性分散的神經(jīng)元，膜片鉗技術(shù)優(yōu)勢(shì)很大。

6.對(duì)藥物作用機(jī)制的研究

在通道電流記錄中，在不同時(shí)間、不同部位（膜內(nèi)或膜外）能夠施加各種濃度的藥物，對(duì)于它們對(duì)通道功能的可能影響進(jìn)行研究，了解那些對(duì)于影響人和動(dòng)物生理功能選擇性作用于通道的藥物的分子機(jī)理。目前為止，前膜片鉗技術(shù)在這個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用Z為廣泛，不僅在西藥藥物機(jī)制的探討被使用，而且在重要藥理的研究上被廣泛使用。

7.膜片鉗技術(shù)在通道研究中的重要作用

應(yīng)用膜片鉗技術(shù)能夠?qū)坞x子通道電流及其開(kāi)閉時(shí)程直接進(jìn)行觀察和分辨，對(duì)離子通道的離子選擇性進(jìn)行區(qū)分，與此同時(shí)能夠發(fā)現(xiàn)新的離子通道及亞型并且可以在記錄單細(xì)胞電流和全細(xì)胞電流的基礎(chǔ)上對(duì)細(xì)胞膜上的通道數(shù)和開(kāi)放概率進(jìn)行進(jìn)一步計(jì)算，還能夠?qū)δ承┌麅?nèi)或胞外物質(zhì)對(duì)離子通道開(kāi)閉及通道電流的影響進(jìn)行研究。同時(shí)被用來(lái)對(duì)細(xì)胞信號(hào)的跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞分泌機(jī)制進(jìn)行研究。和分子克隆和定點(diǎn)突變技術(shù)相結(jié)合，膜片鉗技術(shù)能夠被用來(lái)研究離子通道分子結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能關(guān)系。利用膜片鉗技術(shù)還能夠被用來(lái)分析藥物在其靶受體上作用位點(diǎn)。

8.高通量篩選和創(chuàng)新藥物研究

現(xiàn)在的離子通道高通量篩選一般都是進(jìn)行對(duì)信息量要求不太高，要求速度快的，樣品數(shù)量多的初級(jí)篩選。Z近幾年，主流的技術(shù)市場(chǎng)分別是根據(jù)熒光探針與膜片鉗作為基礎(chǔ)。自動(dòng)化膜片鉗等一些新技術(shù)由把靈敏度高等特點(diǎn)與自動(dòng)化、微量化技術(shù)相結(jié)合形成的。