В настоящее время для исследования и оценки проницаемости мембран применяют следующие основные методы:

• осмотические,
• индикаторные,
• химические,
• радиоактивных изотопов.

Осмотические методы основаны на наблюдении за кинетикой изменения объема клеток при помещении их в гипертонические растворы разной концентрации. Когда клетки помещают в гипертонический раствор исследуемого вещества, то вследствие выхода из них воды объем их уменьшается. По мере поступления исследуемого вещества в клетку разность осмотического давления между клеткой и средой уменьшается, и клетка восстанавливает свой первоначальный объем. Наблюдая за скоростью восстановления объема клеток, можно судить о скорости проникновения в них вещества. С целью объективной регистрации этих процессов применяют центрифугирование взвеси клеток и визуальное определение их суммарного объема с помощью гематокрита, измерение прозрачности, а также определение изменений показателя преломления клеток и суспензионной жидкости.

Недостаток данного метода: он применим только для работы с отдельными и довольно крупными клетками (водорослями, эритроцитами). Этот метод неприменим так же при исследовании проницаемости для сахаров и аминокислот, так как при больших концентрациях этих веществ мембрана для них непроницаема, а при малых концентрациях трудно уловить изменения объема клеток.

Индикаторные методы основаны на изменении окраски клеточного содержимого при поступлении в клетку определенных веществ. В клетку вначале вводят индикатор, а затем помещают ее в раствор исследуемого вещества. При поступлении в клетку этих веществ наблюдается окрашивание. Если исследуемое вещество само является красителем, то необходимость в предварительном введении индикатора отпадает. К недостаткам данного метода следует отнести то, что небольшие концентрации красителей трудно обнаружить, а большие токсичны. Данный метод дает в основном лишь качественный ответ: проникает вещество в клетку или не проникает.

Химические методы основаны на обычном качественном и количественном определении содержания веществ в клетках или в среде. Клетки помещают в раствор исследуемого вещества и через некоторое время определяют концентрацию этого вещества в клетках или в растворе. Метод дает особенно хорошие результаты при работе с крупными клетками.

Методы радиоактивных изотопов основаны на применении изотопов, обладающих радиоактивностью. При этом исследуемое вещество метят, т. е. включают в состав молекулы исследуемого вещества радиоактивный (меченый) атом, взамен такого же, но не радиоактивного. Если исследуемое вещество находится в виде атомов или ионов, то просто подмешивают в вещество их радиоактивные изотопы. Теперь поступление этого вещества в клетку можно зафиксировать с помощью счетчика радиоактивных частиц. Поскольку радиоактивность клетки пропорциональна количеству поступившего в нее вещества, этот метод дает количественные результаты. При измерении потока вещества из клеток в среду предварительно вводят меченные атомы в клетки. Это производится или путем микроинъекции, или путем выращивания культуры клеток в среде, содержащей данное радиоактивное вещество. В последующем измеряют выходящие из клеток потоки данного вещества.

Изотопный метод является наиболее совершенным и точным методом исследования клеточной проницаемости. Пользуясь им, можно вводить в клетку исследуемое вещество в низких концентрациях, не нарушающих жизнедеятельность клеток. Применение изотопов позволило изучить проницаемость не только для молекул чужеродных или ядовитых веществ, но и для тех соединений, которые входят в состав клеток и тканевых жидкостей самого организма. С помощью изотопного метода удаётся изучать одновременно потоки вещества из среды в клетку и из клетки в среду. Особая ценность метода заключается в том, что он удобен для изучения кинетики входа и выхода веществ и позволяет исследовать эти процессы в естественных условиях, когда клетка находится в стационарном состоянии.

Метод измерения электропроводности применяется при исследовании проницаемости клеток для ионов. Электропроводность клеток определяется активностью ионов в клетках и проницаемостью клеточных мембран. При определенных условиях, например, при измерении на низких частотах переменного тока, электропроводность является мерой проницаемости мембран.