全自動(dòng)膜片鉗

vs

手動(dòng)膜片鉗：

原理、能力與應(yīng)用邊界

膜片鉗技術(shù)（英語(yǔ)：Patch clamp technique）是一種電生理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，用于研究組織切片、單個(gè)分離細(xì)胞或一小塊細(xì)胞膜的電學(xué)信號(hào)。膜片鉗技術(shù)有電壓鉗和電流鉗兩種設(shè)置，在電壓鉗中，設(shè)備通過(guò)負(fù)反饋電路維持細(xì)胞跨膜電位在某一數(shù)值來(lái)觀察跨膜電流的變化，而在電流鉗中，微電極向細(xì)胞內(nèi)注入恒定或變化的電流，記錄相應(yīng)膜電位的變化，如動(dòng)作電位的形成。膜片鉗技術(shù)被稱為研究離子通道的“金標(biāo)準(zhǔn)”，是研究離子通道的最重要的技術(shù)。目前膜片鉗技術(shù)已從手動(dòng)膜片鉗技術(shù)（Manual patch clamp technique）發(fā)展到全自動(dòng)膜片鉗技術(shù)（Automated patch clamp technique）。膜片鉗技術(shù)可應(yīng)用于研究可興奮細(xì)胞（excitable cells），比如神經(jīng)元、心肌細(xì)胞、肌細(xì)胞和胰島β細(xì)胞，也可以應(yīng)用于穩(wěn)轉(zhuǎn)細(xì)胞系上的離子通道研究。

研究者可以通過(guò)全細(xì)胞記錄模式和穿孔膜記錄模式來(lái)獲得整個(gè)細(xì)胞的離子通道電流，而不單單是單個(gè)離子通道的電流。全細(xì)胞記錄時(shí)電極電阻較低（開(kāi)口較大，電阻僅有2-10MΩ，易于進(jìn)行電壓/電流鉗制）很大程度上降低了由高電極電阻所帶來(lái)的噪聲，電極電壓也變得很小，可以更好的記錄到整個(gè)細(xì)胞膜上的離子通道電流。

全自動(dòng)膜片鉗是在經(jīng)典膜片鉗電生理原理基礎(chǔ)上，通過(guò)微加工芯片上的微孔替代傳統(tǒng)玻璃電極，利用精確控制的負(fù)壓使細(xì)胞膜與微孔形成高阻封接（GΩ seal），并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)whole-cell或穿孔記錄；其電信號(hào)檢測(cè)本質(zhì)與手動(dòng)膜片鉗一致，但結(jié)合自動(dòng)化液路、壓力控制和軟件算法，可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞捕獲、破膜、換液和數(shù)據(jù)采集的全流程自動(dòng)化，適用于高通量、重復(fù)性要求高的離子通道功能與藥理研究。

膜片鉗技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)成為現(xiàn)代細(xì)胞電生理的重要技術(shù)手段，也是研究細(xì)胞膜離子通道的常規(guī)工具。它不僅可以作為基礎(chǔ)生物醫(yī)學(xué)研究的工具，而且直接或間接為臨床醫(yī)學(xué)研究服務(wù)，目前膜片鉗技術(shù)廣泛應(yīng)用于神經(jīng)（腦）科學(xué)、心血管科學(xué)、藥理學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、病理生理學(xué)、植物細(xì)胞生理學(xué)、運(yùn)動(dòng)生理等多學(xué)科領(lǐng)域研究。

?離子通道功能表征：系統(tǒng)分析Nav、Kv、Cav、hERG等離子通道的電流特性與動(dòng)力學(xué)參數(shù)

?突變體與疾病機(jī)制研究：高一致性比較野生型與疾病相關(guān)突變通道的功能差異

?多類型細(xì)胞模型檢測(cè)：適用于原代急性分離細(xì)胞、穩(wěn)定細(xì)胞系、瞬轉(zhuǎn)細(xì)胞及iPSC衍生心肌細(xì)胞、神經(jīng)元

?機(jī)制研究的數(shù)據(jù)驗(yàn)證：作為手動(dòng)膜片鉗補(bǔ)充，提高樣本量與統(tǒng)計(jì)可靠性

?高通量藥物篩選（HTS）：支持并行記錄，加速候選化合物早期篩選

?藥效學(xué)參數(shù)測(cè)定：IC??/EC??、劑量–效應(yīng)關(guān)系及可逆性分析

?狀態(tài)與頻率依賴性評(píng)估：精準(zhǔn)分析藥物對(duì)不同通道狀態(tài)的選擇性作用

?安全性藥理檢測(cè)：hERG及心臟離子通道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，滿足合規(guī)需求

?連接基礎(chǔ)科研與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，推動(dòng)科研成果規(guī)模化應(yīng)用

?標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化流程，降低人員依賴，提升數(shù)據(jù)一致性

?適配CRO與企業(yè)研發(fā)體系，支持SOP管理與質(zhì)量追溯