La electrofisiología de patch clamp es la técnica de referencia para estudiar la función de los canales iónicos. Mide la corriente eléctrica que fluye a través de los canales iónicos en las membranas celulares con sensibilidad de picoamperios y resolución temporal de milisegundos. La técnica fue desarrollada por Neher y Sakmann, quienes recibieron el Premio Nobel en 1991.
La técnica de patch clamp utiliza una micropipeta de vidrio con un diámetro de punta de aproximadamente 1 µm, llena de solución electrolítica y que contiene un electrodo de plata-cloruro de plata. La pipeta se presiona contra la membrana celular y una succión suave forma un sello de gigaohmio entre el vidrio y la membrana. Este sello de alta resistencia reduce el ruido eléctrico y permite medir corrientes de picoamperios.
La configuración de célula adherida registra corrientes de canales en el parche de membrana intacto mientras deja el interior celular sin perturbar. El parche hacia afuera se forma retrayendo la pipeta de la célula, exponiendo la superficie de la membrana intracelular a la solución del baño. Esta configuración permite controlar el entorno intracelular. El parche hacia afuera se forma rompiendo el sello y luego retrayendo la pipeta, causando que la membrana se reforme con la superficie extracelular facing el baño. Esta configuración se utiliza para estudiar la farmacología de canales.
El patch clamp de célula completa rompe el parche de membrana aplicando succión o pulsos de voltaje, proporcionando acceso eléctrico al interior celular. La solución de la pipeta dializa el citoplasma, permitiendo el control de la composición iónica intracelular. Las variantes de parche perforado utilizan antibióticos como anfotericina B para mantener el acceso eléctrico sin diálisis citoplasmática.
El modo de clamp de voltaje mantiene el potencial de membrana en un valor comandado y mide la corriente requerida para mantener ese potencial. Las relaciones corriente-voltaje revelan la dependencia del voltaje de la activación y rectificación del canal. El modo de clamp de corriente inyecta corriente y mide los cambios de potencial de membrana resultantes, registrando potenciales de acción y potenciales sinápticos.
El análisis de datos incluye la determinación de la conductancia de canal único, probabilidad de apertura, tiempos medios de apertura y cierre, y los efectos de moduladores. Los fármacos se aplican utilizando sistemas de intercambio rápido de solución para estudiar cinética. El control de temperatura mantiene condiciones fisiológicas.
Los sistemas automatizados de patch clamp que utilizan chips de electrodos planos permiten el cribado de rendimiento medio de fármacos de canales iónicos. Estos sistemas se utilizan en el desarrollo farmacéutico para la evaluación de farmacología de seguridad del canal hERG y para el descubrimiento de nuevos moduladores de canales.
