Elektrofisiologi patch clamp adalah teknik standar emas untuk mempelajari fungsi saluran ion. Teknik ini mengukur arus listrik yang mengalir melalui saluran ion dalam membran sel dengan sensitivitas pikoampere dan resolusi temporal milidetik. Teknik ini dikembangkan oleh Neher dan Sakmann, yang menerima Hadiah Nobel pada tahun 1991.
Teknik patch clamp menggunakan mikropipet kaca dengan diameter ujung sekitar 1 µm, diisi dengan larutan elektrolit dan mengandung elektroda perak-perak klorida. Pipet ditekan ke membran sel, dan hisapan lembut membentuk segel gigaohm antara kaca dan membran. Segel resistansi tinggi ini mengurangi kebisingan listrik dan memungkinkan pengukuran arus pikoampere.
Konfigurasi sel-terlampir mencatat arus dari saluran di tambalan membran utuh tanpa mengganggu interior sel. Tambalan dalam-luar dibentuk dengan menarik pipet dari sel, memperlihatkan permukaan membran intraseluler ke larutan bak. Konfigurasi ini memungkinkan kontrol lingkungan intraseluler. Tambalan luar-dalam dibentuk dengan memecahkan segel dan kemudian menarik pipet, menyebabkan membran terbentuk kembali dengan permukaan ekstraseluler menghadap bak. Konfigurasi ini digunakan untuk mempelajari farmakologi saluran.
Patch clamp seluruh sel memecah tambalan membran dengan menerapkan hisapan atau pulsa tegangan, memberikan akses listrik ke interior sel. Larutan pipet mendialisis sitoplasma, memungkinkan kontrol komposisi ionik intraseluler. Varian tambalan diperforasi menggunakan antibiotik seperti amfoterisin B untuk mempertahankan akses listrik tanpa dialisis sitoplasma.
Mode penjepit tegangan menahan potensial membran pada nilai yang diperintahkan dan mengukur arus yang diperlukan untuk mempertahankan potensial tersebut. Hubungan arus-tegangan mengungkapkan ketergantungan tegangan dari aktivasi saluran dan rektifikasi. Mode penjepit arus menyuntikkan arus dan mengukur perubahan potensial membran yang dihasilkan, merekam potensial aksi dan potensial sinaptik.
Analisis data meliputi penentuan konduktansi saluran tunggal, probabilitas terbuka, waktu terbuka dan tertutup rata-rata, dan efek modulator. Obat diberikan menggunakan sistem pertukaran larutan cepat untuk mempelajari kinetika. Kontrol suhu mempertahankan kondisi fisiologis.
Sistem patch clamp otomatis menggunakan chip elektroda planar memungkinkan skrining throughput menengah dari obat saluran ion. Sistem ini digunakan dalam pengembangan farmasi untuk penilaian farmakologi keamanan liabilitas saluran hERG dan untuk penemuan modulator saluran baru.
