در این آزمایشگاه جریان های یونی از خلال غشا سلول، و همچنین پتانسیل عمل سلول های تحریک پذیر بدن از قبیل سلول های عصبی و قلبی، با استفاده از دستگاه Patch-Clamp قابل اندازه گیری هستند. به علاوه میدان الکتریکی حاصل شده از بافت قلبی یا عصبی به وسیله دستگاه multielectrode array قابل ثبت و مطالعه می باشد.
در غشا سلولی کانال های یونی وجود دارند که عبور و مرور یون ها از خلال آن ها انجام می گیرد و این فرایند به تنظیم دقیق محتوای یونی محیط داخل و خارج سلولی یعنی مایع میان بافتی کمک می کند. در سلول های عصبی و قلبی این محتوای یونی در دو سوی غشای سلول، به نحوی تنظیم می شود که یک گرادیان الکتروشیمیایی ایجاد کرده و همین مساله ویژگی تحریک پذیر بودن را به این سلول ها می دهد. در واقع فعالیت فیزیولوژیک سلول های عصبی و قلبی وابسته به بروز پتانسیل عمل در آنها که به وسیله ی یک فرایند عبور و مرور هدفمند یون ها از خلال غشا رخ می دهد، میسر می گردد. و هرگونه اختلال در بروز پتانسیل عمل باعث اختلال در فعالیت فیزیولوژیک این سلول ها و در ابعاد بزرگتر اختلال در عمکرد بافت عصبی و عضله قلبی می گردد. بنابراین تنظیم دقیق الکترولیت ها در مایع میان بافتی و مایع داخل سلولی برای فعالیت طبیعی این سلول های بدن ضروری می باشد.
برخی از داروهایی که در صنعت داروسازی به هدف درمان یک بیماری خاص در یک ارگان خاص تولید می شوند دارای اثرات جانبی بر سایر بافت های بدن بوده که برخی از این اثرات جانبی تهدیدکننده حیات می باشند. از جمله این اثرات جانبی اثر سمیت قلبی داروها بوده که در اثر اختلال در عملکرد برخی از کانال های یونی غشای سلول قلبی بروز می کند و باعث اختلال در فعالیت فیزیولوژیک این سلول ها و در نتیجه اختلال در عملکرد قلب می گردد. سازمان غذا و داروی آمریکا قانونی مصوب کرده است که هر دارو در مراحل استانداردسازی باید تست سمیت قلبی را نیز در شرایط in vitro و in vivo طی کرده و فاقد این نوع اثرات جانبی باشد تا مجوز ورود به کارآزمایی بالینی و در صورت موفقیت ورود به بازار را دریافت نماید.
تست های in vitro معمولا با بیان کانال یونی پتاسیمی HERG در یک سلول غیرتحریک پذیر، معمولا HEK293، و اندازه گیری جریان یونی پتاسیم از خلال این کانال قبل و بعد از مواجهه با دارو انجام می گیرد. این تست، آزمون سمیت قلبی دارو است که یکی از تست های استاندارد سازمان غذا و داروی آمریکا می باشد.
در سال های اخیر با تکامل دانش سلول های بنیادی و توانایی تمایز این سلول ها به سلول های قلبی انسانی تمایل برای استفاده از آنها در تست های سمیت قلبی داروها در حال افزایش است. این فرایند که به Comprehensive in vitro proarrhythmia assay (CiPA) شهرت دارد درحال گذراندن مراحل انتهایی نگارش دستورالعمل ها و تصویب قوانین مربوطه برای ورود به جرگه تست های استاندارد تولید داروی سازمان عذا و دارو می باشد. در این نسخه جدید سمیت قلبی in vitro، معمولا سلول های قلبی انسانی حاصل از تمایز سلول های بنیادی پرتوان مورد استفاده قرار گرفته و به جای بررسی اثر دارو بر روی تنها یک کانال پتاسیمی HERG، اثر دارو بر روی عملکرد مجموعه کانال های یونی غشا بررسی شده و به صورت ثبت تغییرات میدان الکتریکی با دستگاه multielectrode array انجام می گیرد.