膜片钳技术的发展和应用
膜片钳实验与技术
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单击输入目录标题 膜片钳实验原理 膜片钳实验操作流程 膜片钳实验数据分析 膜片钳实验的应用实例
膜片钳实验的未来发展与挑战
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膜片钳实验原理
膜片钳技术的基本原理
膜片钳实验原理：通过玻璃微电极接触细胞膜，记录单一离子通道活动的 电位变化，从而研究细胞膜离子通道的特性。
膜片钳实验操作步骤
准备实验器材：包括膜片钳 放大器、微操纵器、微电极、
细胞夹持器等
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细胞贴片稳定：等待细胞贴 片稳定后，进行下一步操作
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开启膜片钳放大器：开启放 大器，调节放大器参数，确 保记录到有效的膜电流信号
数据记录：记录膜电流信号， 进行分析和处理
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新型膜片钳技术的研发，提高实验效率和准确性 应用人工智能技术，实现自动化数据分析与处理 结合其他技术手段，拓展膜片钳技术的应用领域 持续优化膜片钳设备，降低实验成本，提高普及率
膜片钳实验在多学科交叉中的应用前景
神经科学领域：研究神经元电活动与行为之间的联系 生理学领域：研究生物体的生理功能和机制 药理学领域：研究药物对细胞膜通道的影响和作用机制 生物医学工程领域：开发新型膜片钳技术，提高实验的灵敏度和特异性
膜片钳技术的特点：高灵敏度、高分辨率和高时间分辨率，能够记录单个 离子通道的活动。
膜片钳技术的应用范围：研究细胞膜离子通道的生理功能、药理作用和药 物作用机制等。
膜片钳实验的影响因素：电极内液的成分、温度、细胞内外的离子浓度和 pH值等。
膜片钳实验的应用范围
神经科学：研究神经细胞的电生理特性 药理学：药物对膜通道的影响 生理学：研究生物膜的离子通道功能 病理学：研究疾病状态下膜通道的异常变化
膜片钳技术及其发展概况烟台绿叶
（3）使用的标本种类繁多 从最早的肌细胞（心肌、平滑肌、骨骼肌）、神经元和
内分泌细胞发展到血细胞、肝细胞、耳窝毛细胞、胃壁细胞、 上皮细胞、内皮细胞、免疫细胞、精母细胞等多种细胞；从 急性分散细胞和培养细胞（包括细胞株）发展到组织片（如 脑片、脊髓片）乃至整体动物；从蜗牛、青蛙、蝾螈、爪蟾 卵母细胞发展到昆虫细胞、鸡细胞、大鼠细胞、人细胞等等； 从动物细胞发展到细菌、真菌以及植物细胞。此外，膜片钳 技术还广泛地应用到平面双分子层（Planar bilayer）、脂质 体（Liposome）等人工标本上。
数模/模数转换器 高速、低噪音的Digidata 1440A
pClamp 10数据采集分析软件
PatchMaster采样软件
正置显微镜
组织薄片 盲法膜片钳－ 普通解剖显微镜 可视膜片钳－ DIC显微镜
IR-DIC显微镜 （Olympus BX51, Nikon FN-1）
显微镜X-Y移动台与支撑平台
（4）研究对象已经不局限于离子通道 从对离子通道（配体门控性、电压门控性、第二信使介导的
离子通道、机械敏感性离子通道以及缝隙连接通道等等）的研究 发展到对离子泵、交换体以及可兴奋细胞的胞吞、胞吐机制的研 究等。
（5）膜片钳电极已经不单单是传统意义上的电信号记录电极 它还作为其它研究方法的工具使用，如用于进行单细胞
1983 年 10 月 ， Sakmann 和 Neher 主 编 的 《Single-Channel Recording》一书问世，对当时的膜片钳技术进行了全面、 系统的总结，从此奠定了膜片钳技术的里程碑。
1995年，《Single-Channel Recording》一书再版，增添了 大量膜片钳技术的新内容，几乎当时国际上所有的知名膜 片钳专家都参与了编写，成为目前膜片钳技术研究领域的 最经典著作。
膜片钳实验技术(高级生理课程,201310)
Sutter公司微电极拉制器
P-97
P-2000
日本成茂公司微电极拉制器和抛光仪
软件系统：目前的数据采集和分析软件系统主要是 Axon公司的Pclamp软件和HEKA公司的Patch Master 软件。在实验后期文章发表中还涉及到一些图形处 理软件，如Origin等软件。
MDC公司Pclamp采集和分析软件
膜片钳放大器的工作模式： (1).电压钳模式：在钳制细胞膜 电位的基础上改变膜电位，记 录离子通道电流的变化，记录 的是诸如通道电流；EPSC;IPSC 等电流信号。是膜片钳的基本 工作模式. (2).电流钳模式:向细胞内注入 刺激电流，记录膜电位对刺激 电流的反应。记录的是诸如动 作电位，EPSP;IPSP等电压信号。
AXON200B
MultiClamp700B
EPC10
数据采集、分析系统
光学部件和光电接口：膜片钳实验是一 个微操作实验，需在显微镜下进行玻璃 电极和细胞的封接，因此需要高质量的 显微镜和成像系统，如果所用的细胞是 培养的单个细胞，需要一台倒臵相差显 微镜，而如果所用的标本是脑片或其他 组织片，所用的光学系统必须是红外微 分干涉差成像系统，这样才能“看”到 组织中的单个的细胞，才能在可视条件 下进行组织膜片钳的操作。
膜片钳记录模式
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细胞吸附模式
Cell-attached mode; on-cell mode 细胞内环境保持正常条件下可对离子通道的活 动进行观察记录。 到达与电极接触的膜片外部，如果刺激浴液中 加入刺激物质不能有效，则说明刺激物质是经 过细胞内第二信使介导间接起作用。 不能人为直接控制细胞内环境条件，不能确切 判定细胞内电位，不清楚膜片上的实效电位。
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膜片钳技术的发展及其应用
第27卷 第2期 运城学院学报V o.l27 N o.2 2009年4月 Journa l of Y uncheng U n i versity Apr.2009膜片钳技术的发展及其应用曹建斌(运城学院生命科学系,山西运城044000)摘 要:膜片钳技术是在电压钳技术的基础上发展起来的,来反映细胞膜上离子通道活动的一项技术。
它对通过离子通道的离子电流进行记录,目前已发展出多种记录模式,广泛应用于神经科学、药理学、细胞生物学、生理学和分子生物学等学科领域。
概括了膜片钳技术的基本原理,归纳出该技术的主要操作步骤,并对其发展与应用进行了总结。
关键词:膜片钳;离子通道;电生理;发展及应用中图分类号:Q424 文献标识码:A 文章编号:1008-8008(2009)02-0053-03细胞是构成生物体的基本单位。
在细胞的外周有一层以脂类和蛋白质分子为主要成分的细胞膜,在细胞膜上存在有多种离子通道,细胞通过这些通道与外界进行物质、能量和信息的交流。
离子通道是细胞兴奋性的基础,在细胞内及细胞与细胞之间的信号传递中起着非常重要的作用。
对离子通道的研究来源于生理学实验,英国学者H uxley和K atz[1]最早应用电压钳来研究细胞膜上离子通道的电流变化,但由于该技术对细胞的损伤大,难以使细胞膜各处的生理特性保持一致,因而逐渐被膜片钳技术所取代。
膜片钳技术为生物膜离子通道的门控动力学研究和不同离子通道的通透性以及细胞的生理特性研究提供了直接的手段。
1.膜片钳技术的基本原理膜片钳技术(patch-cla m p techni que)是在电压钳技术的基础上发展起来的,采用记录流过离子通道的离子电流,来反映细胞膜上单一的(或多个的)离子通道分子活动的技术。
该技术可将一尖端经加热抛光的玻璃微电极管吸附只有几平方微米的细胞膜,在玻璃电极尖端边缘与细胞膜之间形成高阻封接,因而可通过微电极直接对膜片(细胞膜小区域)进行电压钳制,而无需使用其它微电极(如图1)。
膜片钳的发展与应用
膜片钳技术的发展与应用崔梦梦（生命科学学院 1241410026）摘要：膜片钳技术是在电压钳技术的基础上发展起来的，该技术的核心是能够记录单一离子通道的电流。
膜片钳可以测量到0.06pA的电流，它具有1um的空间分辨率和10us的时间分辨率。
作为先进的细胞电生理技术，膜片钳一直被奉为研究离子通道的“金标准”。
应用膜片钳技术可以证实细胞膜上离子通道的存在并能对其电生理特性、分子结构、药物作用机稍等进行深入的研究。
此外，将膜片钳技术与其他一些先进的技术结合，使其在药理学、病理学、神经科学、脑科学、细胞生物学和分子生物学等生物科学方面,，得到了越来越广泛的应用。
关键词：膜片钳；离子通道；发展与应用在细胞膜上存在有许多的离子通道，这些离子通道是细胞兴奋性的基础，对细胞内以及细胞之间的信息传递起着非常重要的作用。
为探究离子通道的功能和结构，许多电生理技术被发明创造。
英国学者Huxley和Katz最早应用电压钳来研究细胞膜上离子通道的电流变化，但由于该技术钳制的细胞膜面积很大，包含着大量随机开放和关闭着的离子通道，因而不能测定单一离子通道电流。
所以在1976年德国神经生物学家Erwin Neher和Bert Sakmann 建立起一种新的技术，即膜片钳技术，并且逐渐取代了电压钳技术。
随着膜片钳技术的不断完善，自1981年以来, 该技术已经在不同动物的肝、脾、胃肠、心肌、骨骼肌、神经系统、内分泌等各类细胞上应用并取得了研究成果。
膜片钳技术点燃了细胞和分子水平的生理学研究的革命之火，给生命科学研究带来了巨大的前进动力。
一、膜片钳技术的基本原理膜片钳技术是利用玻璃微电极尖端经抛光后贴附于神经元膜上，与玻璃微电极尖端相接的膜仅含1—3个离子通道，然后通过负压吸引将这片膜与周围的膜实行高阻封接，因此在电极尖端覆盖下的那片膜，在电学上已于膜的其他部分相互分隔。
电极尖端下的膜通道开放所产生的电流流进玻璃微电极吸管，通过一极其敏感的膜片钳放大器，就可测量得到单一离子通道电流。
patch clamp膜片钳技术的原理和应用(超全的哦)
第二部分
一：应用学科
膜片钳技术的应用
膜片钳技术发展至今，已经成为现代细胞电生理的常规 方法，它不仅可以作为基础生物医学研究的工具，而且直 接或间接为临床医学研究服务， 目前膜片钳技术广泛应用于神经（脑）科学、心血管科 学、药理学、细胞生物学、病理生理学、中医药学、植物 细胞生理学、运动生理等多学科领域研究。 随着全自动膜片钳技术（Automatic patch clamp technology）的出现，膜片钳技术因其具有的自动化、高 通量特性，在药物研发、药物筛选中显示了强劲的生命 力。
5.对药物作用机制的研 在通道电流记录中，可分别于不同时间、不同部位（膜内 或膜外）施加各种浓度的药物，研究它们对通道功能的可 能影响，了解那些选择性作用于通道的药物影响人和动物 生理功能的分子机理。这是目前膜片钳技术应用最广泛的 领域，既有对西药药物机制的探讨，也广泛用在重要药理 的研究上。如开丽等报道细胞贴附式膜片钳单通道记录法 观测到人参二醇组皂苷可抑制正常和“缺血”诱导的大鼠大 脑皮层神经元L-型钙通道的开放，从而减少钙内流，对缺 血细胞可能有保护作用。陈龙等报道采用细胞贴附式单通 道记录法发现乌头碱对培养的Wistar大鼠心室肌细胞L-型 钙通道有阻滞作用。
膜片钳技术及其应用
膜片钳技术可以用于研究细胞信号转导过程中离子通道和受体的变 化，了解信号转导的机制。
细胞功能调控的研究
膜片钳技术可以用于研究细胞功能调控的机制，例如细胞兴奋性的 调节和细胞内离子浓度的变化。
04 膜片钳技术的优势与局限 性
膜片钳技术的优势
高灵敏度
细胞无损
膜片钳技术具有高灵敏度，能够检测单 个离子通道的活动，从而提供关于细胞 膜电位和离子通道功能的重要信息。
膜片钳技术可以在保持细胞完整性的 情况下进行实验，不会对细胞造成严 重损伤或干扰细胞的正常功能。
实时监测
膜片钳技术可以对细胞膜电位进行实时 监测，从而了解离子通道的动态变化， 有助于深入理解细胞生理和病理过程。
膜片钳技术的局限性
1 2 3
实验条件要求高
膜片钳技术需要高精度的实验设备和条件，包括 低温、低噪声和低阻抗等，这增加了实验的难度 和成本。
03
04
05
膜片钳放大器
微操纵器
细胞培养皿或显 微镜载玻片
电极溶液
细胞内和细胞外 灌流液
用于放大细胞膜电信号， 提高信号的检测灵敏度。
用于精确控制电极的移动 ，以便在细胞膜上定位和 进行膜片钳实验。
用于培养和固定细胞，以 便进行膜片钳实验。
用于填充电极，以保持电 极的湿润和导电性。
用于维持细胞内外环境的 稳定，并排除干扰实验的 物质。
03
在单细胞水平上研究细胞信号转导和离子通道功能，深入了 解细胞生理和病理过程。
膜片钳技术与其他技术的联合应用
结合光学成像技术，利用膜片钳技术对神经元电生理特性进行同时监测和成像，实现多参数的同时测 量。
与基因编辑技术结合，利用膜片钳技术对特定基因表达的离子通道进行功能研究，深入了解基因与离子 通道的关系。
膜片钳技术
测试题：
1. 膜片钳的主要记录方式有哪几种，各
有何优缺点? 2. 什么叫整流，产生整流的原因是什么？
膜的被动反应
离子通道开放 膜的主动反应
外向整流
随膜电位的去极化，I-V曲线明显向Y轴（电流轴）靠 近。如IK电流。
内向整流
随膜电位的去极化，I-V曲线明显向X轴（电压轴）靠 近。如烟碱电流。
去极化方向
去极化方向
IK电流的外向整流
烟碱电流的内向整流
尾电流（Tail current）
指通道在激活因素结束时的关闭过程中，所记录
6. 基本概念及参数设置
输入漏电流（Input leakage current）
理论上讲，不施加外部命令时，通过放大 器探头的电流应该为0，如果由于放大器本 身的原因产生了电流，这就是漏电流。由于 放大器控制电流漂移的质量很高，一般漏电 流都很小。
封接电流（Seal current）
由于封接质量不高（没有形成良好的高 阻封接），从封接处产生的电流。成为噪 声。
第三部分
全细胞记录结果举例
+80mV
+40mV
0mV
-40mV
-80mV 200ms
Iso Hypo
Current Density (pA/pF)
-40
60
30
0 -80 0 -30 40 80
Voltage (mV)
-60
Iso 4 Iso 2 Hypo Hypo
Current (nA)
0
倒 置 相 差 显 微 镜
EPC-7膜片钳放大器(德国)
4. 膜片钳的记录方式及基本操作
细胞吸附式（Cell-attached
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膜片钳的发展和应用1．背景细胞是生物的基本组成单元，细胞外围有一层薄膜，彼此分离又互相联系，细胞间与细胞内的通信、信号传递依靠其膜上的离子通道来进行，离子和离子通道是细胞兴奋性的基础，亦是产生生物电的基础。
生物电信号通常是用电学或电子学的方法进行测量。
早期多采用双电极电压钳技术作胞内记录，近年来逐渐被膜片钳所取代，这项技术为从细胞和分子水平了解生物膜离子单通道“开启”和“关闭”的门控动力学及各种不同离子通道的通透性和选择性等膜信息提供了最直接的手段。
膜片钳记录(patch clamp recording)是利用玻璃微电极吸引封接面积仅为几个um2的细胞膜片，在10-12A水平，记录单个或几个通道的离子电流，已达到当今电子测量的极限。
此技术广泛用于细胞膜离子通道电流的测量和细胞分泌、药理学、病理生理学、神经科学、脑科学、植物细胞的生殖生理等领域的研究。
从而点燃了细胞和分子水平的生理学研究的生命之火，并取得了丰硕的成果。
2．膜片钳技术简介2.1 基本原理和记录方法电压钳(V oltage-clamp)是由英国学者Huxley和Katz最先应用的[1]。
其实质是通过负反馈微电流放大器在兴奋性细胞膜上外加电流，保持细胞跨膜电位不变，并迅速控制其数值，以观察在不同膜电位条件下膜电流的情况。
膜电流的改变反映了膜电阻和膜电容的变化，因此电压钳可用来研究整个细胞膜或一大块细胞膜上所有离子通道的活动，但该技术由于在细胞内插人两根电扳，对细胞损伤很大，在小细胞中难以实现，又因细胞形态复杂，很难保持细胞膜各处生物特性的一致，而逐渐被膜片钳所取代。
膜片钳技术(patch-clamp)是在电压钳基础上发展起来一种新技术，与电压钳的主要区别有二：一是钳制膜电位的方法不同；二是电位固定的细胞膜面积不同，即所研究的离子通道数目不同。
与电压钳一样，膜片钳也是利用负反馈电子线路，将微电板尖端所吸附的一个至几个平方微米的细胞膜电位固定在一定水平，观察流过通道的离子电流。
其实现膜电位固定的关键是在玻璃微电极尖端边缘与细胞膜之间形成高阻封接，使电极尖开口处与相接的细胞膜小区域(膜片)形成无论是从机械上还是电学上都极为紧密地封接，从而可反映细胞上单一(或多数)离子通道的分子活动[2]。
1976年，德国科学家Neher和Sakmann首先用此技术对蛙胸皮肌细胞膜上的己酰胆碱受体通道进行了研究，记录出了量值在皮安级(10-12 A)的微弱电流[3,4]。
1981年，经Hamill等[5]后人的进一步完善，其电流测量灵敏度已达1pA，时间和空间分辨率达10 us和1 um。
随着膜片钳技术的出现，目前有几种不同的记录方式：(1)细胞吸附式(cell-attached patch)将两次拉制后，经热抛光的微管电极置于清洁的细胞膜表面, 形成高阻封接，在细胞膜表面隔离出一小片膜，即通过微管电极对膜片进行电压钳制，从而测量膜电流。
(2)内面向外模式(inside-out patch)高阻封接形成后，将微管电极轻轻提起，使其与细胞分离，电极端形成密封小泡，在空气中短暂暴露几秒钟后，小泡破裂再回到溶液中，使小泡的外半部分破裂即得。
(3)外面向外模式(outside-out patch)高阻封接形成后，继续以负压抽吸，膜片破裂，再将玻管慢慢从细胞表面提起，断端游离部分自行融合形成脂质双层而得到。
(4)全细胞模式(whole-cell mode)在细胞吸附式的基础上，继续以负压抽吸，使电极管内细胞膜破裂，电极内液与胞内液直接相通而得到。
此方式既可记录膜电位又可记录膜电流。
(5)穿孔膜片钳记录(perforated patch mode)，为克服常规全细胞模式的胞质渗漏问题，有学者将与离子亲和的制霉菌素或二性霉素B经微电极灌流到含有类甾醇的细胞膜上，形成只允许一价离子通过的孔，用此法在膜片上做很多导电性孔道借此对全细胞膜电流进行记录。
由于此模式的胞质渗漏极为缓慢，局部串联阻抗较常规全细胞模式高，所以钳制速度很慢，故也称为缓慢全细胞模式。
2.2 膜片钳的技术特点膜片钳技术是用微玻管电极(膜片电极或膜片吸管)接触细胞膜。
以吉欧姆(GΩ)以上的阻抗使之封接．使与电极尖开口处相接的细胞膜的小区域(膜片)与其周围在电学上绝缘，在此基础上固定电位，对此膜片上的离子通道的离子电流(pA级)进行监测记录的方法。
膜片钳记录技术的优点有：①最主要的是在GΩ封接形成的结果使漏出的电流极少，所以能正确地进行电压固定；②GΩ封接使背底噪声水平达到极低。
因为由热噪声(Johnson噪声)引起漂动的标准误差与阻抗的平方根值成正比，所以，巨阻抗封接时可达到最小；③膜片钳法对一般较小细胞也能在电位固定的条件下记录出膜电流；④膜片钳技术可以直接控制细胞内环境。
2.3 应用领域和最新进展膜片钳技术广泛用于细胞膜离子通道电流的测量和细胞分泌、药理学[6]、病理生理学、神经科学[7]、脑科学、植物细胞的生殖生理等领域的研究。
从而点燃了细胞和分子水平的生理学研究的生命之火，并取得了丰硕的成果。
在体膜片钳技术在体膜片钳是指在麻醉动物上直接对其脊髓或大脑神经元进行膜片钳记录的技术。
与分散神经元或组织片膜片钳技术比，最突出的优点是能够在整体条件下研究中枢神经元离子通道和突触活动的生理特点，还可通过口服及注射等整体给药途径观察药物作用，为从宏观角度研究和探讨作用于中枢神经系统药物的作用机制提供了新的途径。
在体膜片钳面临的难点在于：1）前期准备步骤复杂。
动物麻醉后，还要继续静脉滴注麻醉剂以维持深度麻醉状态，同时适量补偿葡萄糖；另外还需要做胸廓切开术，使用人工呼吸机，同时检测CO2潮气量、血压、心跳等。
2）形成高阻封接困难。
目前在体全细胞记录仍采用“盲插”，即在看不到细胞的情况下进行电极穿插。
由于在体神经元的体积较小，这样电极是否遇到细胞就很难判断。
另外，在体情况时，软脑膜几乎不可能剥离，并且神经元周围有大量的胶质细胞和纤维包围，这样电极在穿插过程中很容易堵塞。
目前只有通过施加正压保持电极清洁。
有实验室尝试使用辅助电极清理神经元表面。
辅助电极的尖端略大于膜片电极，施加较大正压，吹散周围组织，暴露神经元。
但这样增大了操作难度，并很可能损伤脑或脊髓组织，违背应用在体膜片钳技术的初衷。
德国马普研究所在最新研究报告中提出了靶向定位的方案，通过结合双光子显微镜、基因操作表达荧光标志技术，建立了双光子靶向膜片钳技术(two-photon targeted patching，TPTP)，进行在体全细胞记录研究[8]。
首先通过基因操作在动物脑内目标神经元中构建特异表达的荧光标记。
同时，在电极内液中也加入荧光剂，然后利用浸水荧光显微镜锁定神经元特异表达的荧光标志和玻璃电极内的荧光，以此为标记，在可视条件下，进行玻璃电极和神经元的封接和全细胞记录。
这样基本可以做到对特定神经元亚群的靶向研究。
如图1。
总之，整体动物实验反映的生理活动是体内各种生命过程的综合表现。
不仅视觉听觉触觉等必须应用整体动物模型，其他基本的神经生理活动的本质也将随着高新技术的出现，以无损伤非侵入式的方式，在整体动物模型上得到证明。
因此，应用在体膜片钳技术将会成为必然的选择。
阵列膜片钳技术膜片钳阵列最初的设想足在一个384孔微板的每一个孔底部安装电极，每一个电极都连接一个放大器，并能进行全细胞记录，从而完成离子通道活性的大规模平行筛选[9]。
随着研究的不断深入，膜片钳阵列技术主要向2个方向发展，即基于微管的膜片钳电极阵列技术及平面膜片钳电极阵列技术。
由于平面膜片钳电极阵列技术是在平面材料上刻蚀孔来代替电极进行细胞的吸附，相对于微管电极阵列技术，可以达到更大的通量，成为科研人员目前研究的主要技术。
平面膜片钳阵列方法避免了电极微操作过程、显微镜的使用以及电极震动分离的可能性。
而且由于它的电容、通路电阻和绝缘体噪音更低，可以达到更高的记录水平。
由于电极的表面平坦，阵列装置完全适合于探针扫描技术的应用。
当扫描和电记录能同时进行时，一种新的阐明离子通道结构与功能关系的实验方法将变得可行。
另外，透明的平面电极也适合于光学测量。
但是，平面电极阵列技术仍然面临一些挑战，如寻找制作平面电极的合适材料(如硅、玻璃、塑料等)以及能够提高精密度和一致性的构建技术等。
相信新的电极技术将极大地简化传统的膜片钳记录技术[10]。
全自动膜片钳技术随着科学的进步，时代的发展，使用传统微管电极进行膜片钳记录的自动化已基本实现。
有许多文献报道了膜片钳技术自动化方面取得的成绩。
Sophion公司已经研制了一个机器人膜片钳系统，在这个系统中，机器可以在显微镜下自动定位细胞、定位管和建立记录。
在CeNeS公司研究的装置中，细胞悬浮在一滴溶液中，一根玻璃电极从下面接近液滴，并与集中在气水界面的细胞接触，吸附以后自动进行电记录的操作。
自动化降低了仪器对操作者的依赖性，但显然仍不适于高通量应用。
近年来，在自动化技术基础之上，微管电极阵列开始逐渐发展。
Straub等在硅片芯片上设计晶体管微阵列与细胞形成高阻封接进行电记录，与传统膜片钳记录方法比较，使用这种方法形成封接之后通道的功能是完全的。
Csicsvari等使用硅电极微阵进行了神经细胞活性的平行记。
Nanion公司的PatchLiner NPC-16 ，Molecular Devices公司的Ionworks HT和PatchXpress 7000A全部采用的是平板微阵列技术。
其技术特点如下：在平板电极上打磨或者使用金属离子轰击成孔，每孔都是大小均一的直径约1～21xm的小孔，每个小孔下面有电极连接到放大器，可对实验过程中的电流变化进行记录。
将细胞悬浮液加载到平板玻璃孔上，通过调节压力和吸力，一个细胞便可以自动定位在小孔上(相当于微管电极的尖端)，自动进行封接，自动判断封接并进一步施加负压破膜以进行全细胞模式实验。
Flyion公司采用的是翻转膜片钳技术(FLIP-THE-TIP)，全部操作过程由软件设定机器人完成。
流程如下：机器人自动将细胞注入Fliptip微管(Flyion公司专利技术)，然后自动把细胞冲洗到管尖底部，在负压的吸引下形成传统的吉欧封接。
自动判断封接形成是否良好并自动破膜形成全细胞模式。
随后，药物化合物等可以被自动应用到管内进行全细胞模式实验。
这种方式形成的膜片钳完全排除显微镜和显微操作，从而革命性的实现膜片钳技术的全自动化。
3．在生物医学工程中的应用生物医学工程(Biomedical Engineering, BME)是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的新兴边缘学科，其主要研究方向是运用工程技术手段，研究和解决生物学和医学中的有关问题。
多学科的交叉，使不同于那些经典的学科，也有于生物医学和纯粹的工程学科。