Flere variasjoner av grunnteknikken kan brukes, avhengig av hva forskeren ønsker å studere. Inside-out og outside-out teknikker kalles» excised patch » teknikker, fordi lappen er skåret ut (fjernet) fra hoveddelen av cellen. Cell-festet og begge utskårne patchteknikker brukes til å studere oppførselen til individuelle ionkanaler i delen av membranen festet til elektroden.
Helcelleplaster og perforert lapp tillater forskeren å studere den elektriske oppførselen til hele cellen, i stedet for enkeltkanalstrømmer. Hele cellen patch, som muliggjør lav motstand elektrisk tilgang til innsiden av en celle, har nå i stor grad erstattet høy motstand mikroelektrode opptaksteknikker for å registrere strømmer over hele cellemembranen.
Cell-attached patchrediger
for denne metoden er pipetten forseglet på cellemembranen for å oppnå en gigaseal, samtidig som cellemembranen forblir intakt. Dette tillater opptak av strømmer gjennom enkle eller noen få ionkanaler som finnes i plasteret av membran fanget av pipetten. Ved bare å feste til utsiden av cellemembranen, er det svært lite forstyrrelse av cellestrukturen. Også, ved ikke å forstyrre det indre av cellen, vil eventuelle intracellulære mekanismer som normalt påvirker kanalen, fortsatt kunne fungere som de ville fysiologisk. Ved hjelp av denne metoden er det også relativt enkelt å oppnå riktig konfigurasjon, og når den er oppnådd, er den ganske stabil.
for ligandstyrte ionekanaler eller kanaler som moduleres av metabotrope reseptorer, er nevrotransmitteren eller stoffet som studeres vanligvis inkludert i pipetteoppløsningen, der det kan samhandle med det som pleide å være membranets ytre overflate. Den resulterende kanalaktiviteten kan tilskrives stoffet som brukes, selv om det vanligvis ikke er mulig å endre legemiddelkonsentrasjonen inne i pipetten. Teknikken er således begrenset til ett punkt i en doseresponskurve per plaster. Derfor oppnås doseresponsen ved hjelp av flere celler og flekker. Imidlertid kan spenningsstyrte ionekanaler klemmes suksessivt ved forskjellige membranpotensialer i en enkelt patch. Dette resulterer i kanalaktivering som en funksjon av spenning, og en komplett I-V (strømspenningskurve) kan etableres i bare ett plaster. En annen potensiell ulempe ved denne teknikken er at, akkurat som de intracellulære veiene i cellen ikke forstyrres, kan de heller ikke modifiseres direkte.
innvendig patchrediger
i innersiden-ut-metoden er en lapp av membranen festet til patchpipetten, løsrevet fra resten av cellen, og den cytosoliske overflaten av membranen blir utsatt for det eksterne mediet eller badet. En fordel med denne metoden er at eksperimentator har tilgang til den intracellulære overflaten av membranen via badet og kan endre den kjemiske sammensetningen av hva overflaten av membranen er utsatt for. Dette er nyttig når en eksperimentator ønsker å manipulere miljøet på den intracellulære overflaten av enkelt ionekanaler. For eksempel kan kanaler som aktiveres av intracellulære ligander deretter studeres gjennom en rekke ligandkonsentrasjoner.
for å oppnå den innvendige og utvendige konfigurasjonen, er pipetten festet til cellemembranen som i celletilkoblet modus, danner en gigaseal, og trekkes deretter tilbake for å bryte av et membranplaster fra resten av cellen. Å trekke av en membranplaster resulterer ofte i utgangspunktet i dannelsen av en vesikkel av membran i pipettespissen, fordi endene av patchmembranen smelter sammen raskt etter utskjæring. Det ytre ansiktet på vesiklet må da brytes åpent for å gå inn i innvendig modus; dette kan gjøres ved kort å ta membranen gjennom badeløsningen / luftgrensesnittet, ved eksponering for en lav Ca2 + – løsning, eller ved et øyeblikk å komme i kontakt med en dråpe parafin eller et stykke herdet silikonpolymer.
hele celleopptak eller hele cellepatchrediger
Hele celleopptak involverer opptak av strømmer gjennom flere kanaler samtidig, over et stort område av cellemembranen. Elektroden er igjen på plass på cellen, som i celle-vedlagte opptak, men mer suging påføres for å bryte membranplasteret, og gir dermed tilgang fra det indre av pipetten til det intracellulære rommet til cellen. Dette gir et middel til å administrere og studere hvordan behandlinger (f. eks. legemidler) kan påvirke celler i sanntid. Når pipetten er festet til cellemembranen, er det to metoder for å bryte lappen. Den første er ved å bruke mer suging. Mengden og varigheten av denne sugingen avhenger av pipettens type og størrelse. Den andre metoden krever at en stor strømpuls sendes gjennom pipetten. Hvor mye strøm brukes og varigheten av pulsen avhenger også av typen celle. For noen typer celler er det praktisk å bruke begge metodene samtidig for å bryte lappen.
fordelen med hele-celle patch klemme opptak over skarp elektrode teknikk opptak er at den større åpningen på spissen av patch klemme elektroden gir lavere motstand og dermed bedre elektrisk tilgang til innsiden av cellen. En ulempe med denne teknikken er at fordi volumet av elektroden er større enn volumet av cellen, vil det oppløselige innholdet i cellens indre sakte bli erstattet av innholdet i elektroden. Dette kalles elektroden «dialyzing» cellens innhold. Etter en stund vil noen egenskaper av cellen som avhenger av løselig intracellulært innhold bli endret. Pipetteoppløsningen som brukes, tilnærmer vanligvis høykaliummiljøet i det indre av cellen for å minimere eventuelle endringer dette kan forårsake. Det er ofte en periode i begynnelsen av en helcelleopptak når man kan ta målinger før cellen har blitt dialysert.
utsiderediger
navnet «outside-out» understreker både denne teknikkens komplementaritet til inside-out teknikken, og det faktum at den plasserer den eksterne snarere enn intracellulære overflaten av cellemembranen på utsiden av plasteret av membranen, i forhold til plasterelektroden.
dannelsen av en ekstern patch begynner med en fullcelleopptakskonfigurasjon. Etter at hele cellekonfigurasjonen er dannet, blir elektroden langsomt trukket tilbake fra cellen, slik at en pære av membran kan bleb ut fra cellen. Når elektroden trekkes langt nok unna, vil denne bleb løsne fra cellen og reformere som en konveks membran på elektrodens ende (som en ball åpen på elektrodespissen), med den opprinnelige utsiden av membranen vendt utover fra elektroden. Som bildet til høyre viser, betyr dette at væsken inne i pipetten vil simulere det intracellulære væsken, mens en forsker er fri til å flytte pipetten og bleb med kanalene til et annet bad av løsning. Mens flere kanaler kan eksistere i en bleb av membran, er enkeltkanalopptak også mulig i denne konformasjonen hvis bleb av frittliggende membran er liten og bare inneholder en kanal.
Utvendig patching gir eksperimentøren muligheten til å undersøke egenskapene til en ionkanal når den isoleres fra cellen og eksponeres suksessivt for forskjellige løsninger på membranets ekstracellulære overflate. Eksperimenteren kan perfeksjonere samme lapp med en rekke løsninger på relativt kort tid, og hvis kanalen aktiveres av en nevrotransmitter eller et legemiddel fra det ekstracellulære ansiktet, kan en dose-responskurve oppnås. Denne evnen til å måle strøm gjennom nøyaktig det samme membranstykket i forskjellige løsninger er den klare fordelen av utvendig patch i forhold til den cellebundne metoden. På den annen side er det vanskeligere å oppnå. Den lengre formasjonsprosessen innebærer flere trinn som kan mislykkes og resulterer i en lavere frekvens av brukbare patcher.
Perforert plasterrediger
denne varianten av patch clamp-metoden er veldig lik hele cellekonfigurasjonen. Hovedforskjellen ligger i det faktum at når eksperimentøren danner gigaohm-tetningen, suges ikke til å bryte patchmembranen. I stedet inneholder elektrodeoppløsningen små mengder av et antifungal eller antibiotisk middel, som amphothericin-B, nystatin eller gramicidin, som diffunderer inn i membranplasteret og danner små porer i membranen, og gir elektrisk tilgang til cellens indre. Når man sammenligner helcelle-og perforerte patchmetoder, kan man tenke på helcelle-patchen som en åpen dør, der det er fullstendig utveksling mellom molekyler i pipetteoppløsningen og cytoplasma. Den perforerte lappen kan sammenlignes med en skjermdør som bare tillater utveksling av visse molekyler fra pipetteoppløsningen til cytoplasma av cellen.
Fordeler med perforert patch-metoden, i forhold til hele celleopptak, inkluderer egenskapene til antibiotika porene, som tillater likevekt bare av små monovalente ioner mellom patch pipette og cytosol, men ikke av større molekyler som ikke kan trenge gjennom porene. Denne egenskapen opprettholder endogene nivåer av divalente ioner Som Ca2+ og signalmolekyler som cAMP. Følgelig kan man ha opptak av hele cellen, som i helcelleplasteklemming, samtidig som man beholder de fleste intracellulære signalmekanismer, som i celletilkoblede opptak. Som et resultat er det redusert nåværende trekk, og stabile perforerte patchopptak kan vare lenger enn en time. Ulemper inkluderer en høyere tilgangsmotstand, i forhold til helcelle, på grunn av den partielle membranen som opptar elektrodens spiss. Dette kan redusere gjeldende oppløsning og øke opptaksstøy. Det kan også ta betydelig tid for antibiotika å perforere membranen (ca. 15 minutter for amphothericin-B, og enda lenger for gramicidin og nystatin). Membranen under elektrodespissen svekkes av perforeringene dannet av antibiotika og kan briste. Hvis patchen brister, er opptaket da i helcellemodus, med antibiotika som forurenser innsiden av cellen.
Løst plaster
Loose patch clamp er forskjellig fra de andre teknikkene som diskuteres her ved at den bruker en løs tetning (lav elektrisk motstand) i stedet for den stramme gigaseal som brukes i konvensjonell teknikk. Denne teknikken ble brukt så tidlig som i år 1961, som beskrevet i Et papir Av Strickholm på impedansen til en muskelcelles overflate, men fikk liten oppmerksomhet til å bli tatt opp igjen og gitt et navn Av Almers, Stanfield og Stü I 1982, etter at patch clamp hadde blitt etablert som et viktig verktøy for elektrofysiologi.
for å oppnå en løs lappeklemme på en cellemembran, flyttes pipetten sakte mot cellen, til den elektriske motstanden til kontakten mellom cellen og pipetten øker til noen ganger større motstand enn elektroden alene. Jo nærmere pipetten kommer til membranen, desto større blir motstanden til pipettespissen, men hvis det er for nært, dannes en tetning, og det kan bli vanskelig å fjerne pipetten uten å skade cellen. For løs patch-teknikken kommer pipetten ikke nær nok til membranen til å danne en gigaseal eller en permanent forbindelse, og heller ikke å pierce cellemembranen. Cellemembranen forblir intakt, og mangelen på en tett tetning skaper et lite gap gjennom hvilket ioner kan passere utenfor cellen uten å komme inn i pipetten.
en betydelig fordel med den løse tetningen er at pipetten som brukes, gjentatte ganger kan fjernes fra membranen etter opptak, og membranen forblir intakt. Dette tillater gjentatte målinger på en rekke steder på samme celle uten å ødelegge membranets integritet. Denne fleksibiliteten har vært spesielt nyttig for forskere for å studere muskelceller som de kontrakt under reelle fysiologiske forhold, skaffe opptak raskt, og gjør det uten å ty til drastiske tiltak for å stoppe muskelfibrene fra kontrahering. En stor ulempe er at motstanden mellom pipetten og membranen er sterkt redusert, slik at strømmen kan lekke gjennom tetningen, og reduserer oppløsningen av små strømmer betydelig. Denne lekkasjen kan imidlertid delvis korrigeres for, noe som gir mulighet til å sammenligne og kontrastopptak laget fra forskjellige områder på cellen av interesse. Gitt dette har det blitt anslått at løs patch-teknikken kan løse strømmer mindre enn 1 mA / cm2.