2020年注定是一個會被很多人牢記的一年，突如其來的新冠病毒在中國成為眾人皆知的生物體，隨著抗擊疫情的中國力在國際社會被廣泛認可，也招來了中美對抗的多事之秋，金字塔里的學生和科研人員，發現Matlab被斷供、不能用了，一片嘩然，聲討美國后，也不禁開始反省我們的國產軟件，國產芯片和國產儀器。從飛機到手機各種國產化的產品在公眾號，微博和B站上紛紛展現在我們的視野中。一向喜歡湊熱鬧的我，也忍不住想到了我們的國產膜片鉗放大器。
膜片鉗可謂是對大多數人非常遙遠陌生的一個專業技術詞匯，1976年德國科學家Erwin Neher和Bert Sakmann在改進前人工作的基礎上，使用尖端光滑的玻璃電極吸緊一小片細胞膜，使此檢測區域與玻璃電極形成高阻封接（G歐電阻），與周圍形成絕緣，從而得以固定電位, 極大的降低了背景噪聲并記錄到了皮安級（pA，10-12安培）的單通道電流。從此便開始了電生理膜片鉗（Patch-Clamp）的時代，Sakmann 和Neher因此獲得了1991年的諾貝爾生理學或醫學獎。
膜片鉗技術問世以來被廣泛應用于研究細胞各種離子通道及其調控機制，分析各類疾病的產生機制等，成為現代細胞電生理中研究離子通道的“金標準”。其核心部分膜片鉗放大器采用一個高增益的電流一電壓變換器將細胞產生的pA級電流信號提取并放大為mV（毫伏，10-3伏特）級的電壓信號。為了檢測如此弱小的信號，出現了專業的儀器：德系HEKA公司的EPC放大器和美派Axon的200B放大器。這兩大品牌壟斷了市場幾十年，至今仍然是業界霸主，價位也是高高在上。至此，我們終于言歸正傳，講到我們的國產膜片鉗放大器了。
我們的國產膜片鉗放大器的歷史相對比較短，華中科技大學同濟醫學院的李之望教授曾經在首屆中國細胞電生理與膜片鉗技術研討會（2010）上介紹給大家，后來還整理了一個簡版刊登在生理學報（2011，63（1）93-95）上。故事的始于1987年，李之望教授在引導華中理工學院（華中科技大學的前身）自動控制系的康華光教授參觀其電生理實驗室時，提到了可以記錄細胞膜單個離子通道的膜片鉗放大器，激發了康教授的興趣，并派遣其博士生周專參加了中國科學院上海生理研究所的一個培訓班，任務就是調研膜片鉗放大器的結構和工作原理，是否有在國內制造的可能。電子儀器背景的周專不負眾望，在短暫的培訓期間就理清了膜片鉗放大器的兩大關鍵點：低噪聲和寬頻帶。并依托1萬元的國自然基金資助（1988.01-1990.12）開始研制國產放大器，并以此這臺自制的膜片鉗放大器（PC-Ⅰ型）與同濟醫學院的周小平老師合作，在背根神經節DRG神經元上成功實現了膜片鉗單通道記錄。純工科生周專從此與生物學結下了不解之緣，在90年博士畢業后去德國膜片鉗鼻祖Neher實驗室從事博后研究，最終成為了一名細胞生物物理專家。此節略下不表，有機會再談談跨學科交叉的那些事。
自從周專自制的膜片鉗放大器原型機成功后，康華光教授的另外一個博士生曹忠升進一步在生電容補償、串聯電阻預測與補償、探頭高阻切換等重要電路上做了改進，將儀器定名為PC-II型，并且由武漢儀博公司產品化，投入市場。此后華中科技大學的瞿安連教授在近二十年里，先后帶領13名碩士，3名博士不斷在高頻補償，快慢電容補償以及串聯電阻補償等關鍵技術上改進膜片鉗放大器，在系統軟件、硬件方面升級，實現了軟件控制膜片鉗工作系統。應用國產膜片鉗放大器所進行的全細胞膜片鉗和單通道記錄，完全滿足各種類型的電壓門控和配體門控的離子通道相關的研究，與美國的Axon和德國的HEKA不相上下。然而自2010年瞿安連教授退休后，國產膜片鉗放大器進入了停滯狀態，與國際上高通量全自動膜片鉗的發展慢慢拉開了距離。
在今天這個具有紀念意義的九一八，基金委公布了國自然評審結果，幾家歡喜幾家愁。想到我們的國產放大器是從一萬元的國自然支持開始的，已經歷經三十年的風雨，現在卻只能是一堆資料和記錄在某個角落被塵封。不由感嘆我們的中國造，路漫漫其修遠兮！