Neher與Sakmann透過負壓密封玻璃微管聽見單一離子通道

到了1970年代初，多數生理學家相信離子經由特定孔道跨越細胞膜，但沒有人親眼見過。Hodgkin與Huxley在1952年從魷魚軸突推斷出通道的存在，然而關於通道是否真實存在的爭論仍持續了十年，因為單一通道僅承載數皮安培——約為傳統微電極能清晰解析的十億分之一——且淹沒在漏電流與熱雜訊之中。標準做法是加大放大倍率並延長平均時間。

在慕尼黑的馬克斯·普朗克精神病學研究所，Erwin Neher與Bert Sakmann將直徑數微米的玻璃微管壓在去神經的蛙肌纖維上，記錄通過管尖下方膜片上的電流。在他們1976年的《Nature》論文中，封接品質不佳——微管電阻為數兆歐，封接電阻在數十至數百兆歐之間——但數皮安培的離散階梯狀電流仍然出現了：這是首度記錄到單一天然通道，立刻終結了通道是否存在的爭論。

讓這項技術變得常規化的關鍵是gigaseal（吉歐封接）。將微管尖端火拋光並施加輕微負壓，使細胞膜緊緊吸附於玻璃上，封接電阻從百兆歐範圍躍升至數十吉歐（Hamill、Marty、Neher、Sakmann與Sigworth，1981）。背景雜訊下降數個數量級，而同樣的玻璃抓握還能承受將膜片從細胞上撕下，因而衍生出細胞貼附、全細胞、內面向外與外面向外等至今仍為該領域標準的四種組態。

將玻璃壓上細胞；負壓形成吉歐封接

封接電阻決定漏電流：在數十吉歐時，幾乎所有膜片電流都流入放大器，而非從微管邊緣逸散。

雜訊隨漏電導而增大，因此封接緊密一千倍便消除了掩蓋皮安培階梯的背景雜訊。

經負壓拋光的玻璃只需實驗桌上既有的工具——微鍛爐與注射器——而不需新電子設備。

這種抓握在從細胞上切下後依然維持，使一項技巧變成四種標準記錄組態。

當訊號無法再放大時，就縮小雜訊：突破點不在於更好的放大器，而在於移除每一條平行的逸散路徑，使僅存的一條路徑承載全部訊息。

膜片鉗成為通道生物物理學的主力工具：動力學、選擇性濾器與閘控感測器都在單分子層次獲得解析，而微管記錄的電容階梯讓Neher得以在分泌過程中觀察單一囊泡的融合。離子通道從假說躍升為最大的藥物標靶類別之一；諾貝爾委員會指出，在將1991年諾貝爾生理學或醫學獎頒給Neher與Sakmann時，該方法已被全球數千名科學家使用。如今自動化膜片鉗在藥物篩選中每天可進行數千筆細胞記錄。