研究者が何を研究したいかに応じて、基本的な技術のいくつかのバリエーションを適用することができます。 インサイドアウトおよびアウトアウト技術は、パッチが細胞の本体から切除（除去）されるため、”切除パッチ”技術と呼ばれている。 細胞付着および両方の切除パッチ技術は、電極に付着した膜のセクションにおける個々のイオンチャネルの挙動を研究するために使用される。
全細胞パッチと穿孔パッチにより、研究者は単一チャネル電流の代わりに全細胞の電気的挙動を研究することができます。 細胞の内部への低抵抗の電気アクセスを可能にする全細胞パッチは今全体の細胞膜を渡る流れを記録するために主として抗力が高いmicroelectrodeの記録の技
セル添付パッチ編集
この方法のために、ピペットは細胞膜に細胞膜がそのまま残ることを保障している間gigasealを得るために密封されます。 これはピペットによって捕獲される膜のパッチに含まれている単一、か少数の、イオンチャネルを通る流れの録音を可能にする。 細胞膜の外側に付着するだけで、細胞構造の乱れはほとんどありません。 また、細胞の内部を破壊しないことによって、チャネルに通常影響を及ぼす任意の細胞内機構は、生理学的に機能するように機能することができる。 この方法を使用すると、適切な構成を得ることも比較的容易であり、一度得られるとかなり安定である。
リガンドゲートイオンチャネルまたはメタボトロピック受容体によって変調されるチャネルの場合、研究されている神経伝達物質または薬物は、通常、ピペット溶液に含まれ、膜の外部表面であったものと相互作用することができる。 結果として生じるチャネル活性は、使用されている薬物に起因する可能性があるが、通常、ピペット内の薬物濃度を変更することはできない。 したがって、この技術は、パッチあたりの用量応答曲線の一点に限定される。 したがって、用量応答は、いくつかの細胞およびパッチを使用して達成される。 しかし、電圧ゲートイオンチャネルは、単一のパッチ内の異なる膜電位で連続的にクランプすることができます。 これは電圧の関数としてチャネルの活発化で起因し、完全なI-V（現在電圧）のカーブは1つのパッチだけで確立することができます。 この技術の別の潜在的な欠点は、細胞の細胞内経路が妨げられないのと同じように、それらも直接改変することができないことである。
インサイドアウトパッチ
インサイドアウト法では、膜のパッチがパッチピペットに取り付けられ、細胞の残りの部分から取り外され、膜の細胞質表面が外部媒体または浴に曝 この方法の一つの利点は、実験者が浴を介して膜の細胞内表面にアクセスし、膜の表面が暴露されるものの化学組成を変化させることができること これは、実験者が単一イオンチャネルの細胞内表面で環境を操作したい場合に便利です。 例えば、細胞内リガンドによって活性化されるチャネルは、その後、リガンド濃度の範囲を介して研究することができる。
インサイドアウト構成を達成するために、ピペットは、細胞付着モードのように細胞膜に取り付けられ、ギガシールを形成し、その後、細胞の残りの部分から膜のパッチを遮断するために後退される。 パッチ膜の端部が切除後すぐに一緒に融合するので、膜パッチを引っ張ることは、多くの場合、ピペット先端に膜の小胞の形成に最初に結果します。 小胞の外の表面はそれから内部モードに入るために壊れた開いていなければなりません; これは、浴溶液／空気界面を通って膜を短時間取り出すことによって、低Ｃａ２＋溶液に曝露することによって、または瞬間的にパラフィンの液滴または硬化したシリコーンポリマーと接触させることによって行うことができる。
全細胞記録または全細胞パッチ編集
全細胞記録は、細胞膜の広い領域にわたって、同時に複数のチャネルを通る電流を記録することを含む。 電極は、細胞付着記録のように、細胞上の所定の位置に残されるが、より多くの吸引が適用され、膜パッチを破裂させ、ピペットの内部から細胞の細胞内空間へのアクセスを提供する。 これは、治療（例えば、薬物）がリアルタイムで細胞にどのように影響を与えるかを管理し、研究する手段を提供する。 ピペットが細胞膜に付着すると、パッチを破壊する2つの方法があります。 最初はより多くの吸引を適用することです。 この吸引の量および持続時間は、細胞のタイプおよびピペットのサイズに依存する。 もう1つの方法では、ピペットを介して大電流パルスを送信する必要があります。 どのくらいの電流が印加され、パルスの持続時間もセルのタイプに依存する。 いくつかのタイプの細胞では、パッチを破壊するために両方の方法を同時に適用することが便利である。
シャープ電極技術記録よりも全セルパッチクランプ記録の利点は、パッチクランプ電極の先端の開口部が大きくなると、抵抗が低くなり、セル内部への電気的アクセスが良好になることです。 この技術の欠点は、電極の体積がセルの体積よりも大きいため、セルの内部の可溶性内容物がゆっくりと電極の内容物に置き換えられることである。 これは、セルの内容物を「透析する」電極と呼ばれる。 しばらくすると、可溶性の細胞内内容物に依存する細胞の任意の特性が変化する。 通常使用されるピペットの解決はこれが引き起こすかもしれない変更を最小にするために細胞の内部の高カリウムの環境を近似する。 細胞が透析される前に測定を行うことができる全細胞記録の開始時には、しばしば期間がある。
“outside-out”という名前は、この技術のinside-out技術との相補性と、パッチ電極との関係で、細胞膜の細胞内表面ではなく外部を膜のパッチの外側に置くという事実の両方を強調している。
アウトサイドアウトパッチの形成は、全セル記録構成から始まります。 全細胞構成が形成された後、電極は細胞からゆっくりと引き抜かれ、膜の球が細胞から出てくることを可能にする。 電極が十分に引き離されるとき、このblebは細胞から取り外し、電極の端の凸の膜として（電極の先端で開いた球のように）、膜の元の外側が電極から外 右の画像が示すように、これは、ピペット内の流体が細胞内流体をシミュレートすることを意味し、研究者はピペットとそのチャネルを持つblebを別の溶液浴に自由に移動させることができることを意味する。 膜のｂｌｅｂには複数のチャネルが存在することができるが、分離膜のｂｌｅｂが小さく、１つのチャネルのみを含む場合には、この立体配座において単一のチャネ
Outside-out patchingは、イオンチャネルが細胞から単離され、膜の細胞外表面上の異なる溶液に連続的に曝されたときのイオンチャネルの特性を調べる機会を与 実験者は、比較的短時間で様々な溶液で同じパッチを灌流することができ、チャネルが細胞外顔面からの神経伝達物質または薬物によって活性化さ 異なった解決の膜の同じ部分を通る流れを丁度測定するこの機能は細胞付けられた方法に対するoutside-outパッチの明瞭な利点である。 その一方で、達成することはより困難です。 長い形成プロセスには、失敗する可能性のあるより多くのステップが含まれ、使用可能なパッチの頻度が低くなります。
パッチクランプ法のこの変化は全細胞構成に非常に類似している。 主な違いは、実験者がgigaohmシールを形成するとき、吸引はパッチ膜を破裂させるために使用されないという事実にある。 代わりに、電極溶液は、amphothericin-B、nystatin、またはgramicidinなどの少量の抗真菌剤または抗生物質剤を含み、膜パッチに拡散し、膜内に小さな孔を形成し、細胞内部への電気的ア 全細胞パッチ法と穿孔パッチ法を比較すると、全細胞パッチは、ピペット溶液中の分子と細胞質との間に完全な交換がある開いたドアと考えることが 穿孔されたパッチは、ピペット溶液から細胞の細胞質への特定の分子の交換のみを可能にするスクリーンドアに例えることができる。
穿孔パッチ法の利点は、全細胞記録と比較して、パッチピペットとサイトゾルとの間の小さな一価イオンのみの平衡を可能にする抗生物質細孔の特性を含むが、細孔を透過することができない大きな分子の平衡を可能にすることである。 この特性はCa2+のような二価イオンおよびcAMPのようなシグナル伝達の分子の内生レベルを維持します。 その結果、細胞付着記録のように、ほとんどの細胞内シグナル伝達機構を保持しながら、全細胞パッチクランプのように、細胞全体の記録を有すること その結果、現在の荒廃が減り、安定した穴があいたパッチの録音は1時間より長く持続できます。 欠点は、電極の先端を占める部分的な膜に起因して、全細胞に対してより高いアクセス抵抗を含む。 これにより、電流分解能が低下し、記録ノイズが増加する可能性があります。 また、抗生物質が膜を穿孔するのにかなりの時間がかかることがあります（アンホテリシン-Bの場合は約15分、グラミシジンおよびナイスタチンの場合はさらに長くなります）。 電極先端の下の膜は、抗生物質によって形成された穿孔によって弱くなり、破裂する可能性がある。 パッチが破裂すると、記録は全細胞モードになり、抗生物質が細胞の内部を汚染する。
緩いパッチクランプは慣習的な技術で使用される堅いgigasealよりもむしろ緩いシール（低い電気抵抗）を用いることここに論議される他の技術と異なってい この技術は、筋細胞の表面のインピーダンスに関するStrickholmの論文に記載されているように、1961年には早くも使用されていましたが、パッチクランプが電気生理学の主要なツールとして確立された後、1982年にAlmers、Stanfield、およびStühmerによって再び育てられ、名前が与えられるまでほとんど注目されませんでした。
細胞膜上で緩いパッチクランプを実現するために、ピペットはセルに向かってゆっくりと移動し、セルとピペットとの接触の電気抵抗が電極単独の数倍の抵抗に増加するまでピペットをセルに向かって移動させる。 ピペットが膜に近づくほど、ピペット先端の抵抗が大きくなりますが、あまりにも近くにシールが形成され、細胞を損傷することなくピペットを除去することが困難になる可能性があります。 緩いパッチの技術のために、ピペットはgigasealか永久的な関係を形作るために、細胞膜を突き通すために膜に十分に近く得ません。 細胞膜はそのまま残り、堅いシールの欠乏はイオンがピペットに入らないで細胞の外で渡ることができる小さいギャップを作成します。
緩いシールの大きな利点は、使用されるピペットが記録後に膜から繰り返し取り外すことができ、膜が無傷のままであることです。 これは膜の完全性を破壊しないで同じ細胞のいろいろな位置の繰り返された測定を可能にする。 この柔軟性は、実際の生理学的条件下で収縮する筋肉細胞を研究し、筋肉繊維が収縮するのを止めるための抜本的な措置に頼らずに記録を迅速に 主な欠点は、ピペットと膜との間の抵抗が大幅に減少し、電流がシールを通って漏れ、小電流の分解能が大幅に低下することである。 しかしこの漏出は部分的にのために訂正することができる興味の細胞で異なった区域からなされる録音を比較し、対比する機会を提供する。 このことを考えると、緩いパッチ技術は1mA/cm2より小さい電流を解決できると推定されています。