أنواع الرحلان الكهربائي

الرحلان الكهربائي هو طريقة لفصل الجزيئات البيولوجية في مجال كهربائي بناءً على حقيقة أن الجزيئات المختلفة لها شحنة كهربائية طبيعية مختلفة مرتبطة بها. يؤدي هذا إلى تحرك المكونات المختلفة للمادة بمعدلات مختلفة تحت تأثير المجال الكهربائي. تخيل وجود مجموعة من القطع الصغيرة من معادن مختلفة على صينية ، ووضع مغناطيس في أحد طرفيها. سوف تنجذب القطع المعدنية المختلفة (التي تعادل "الجزيئات") إلى المغناطيس بدرجات مختلفة بناءً على الشحنات الخاصة بها. هذا هو ما يحدث أساسًا في الرحلان الكهربائي ، باستثناء أن الجزيئات لم يتم فصلها في البداية.

أنواع مختلفة من الرحلان الكهربي في الممارسة اليوم

يرجع سبب عمل الرحلان الكهربي إلى إحدى المعادلات الأساسية في فيزياء الكهرومغناطيسية: القوة تساوي الشحنة الكهربائية مضروبة في شدة المجال عند تلك النقطة. هذا يفترض الشكل:

F = qE

أين F = القوة ، ف = شحنة كهربائية و ه = شدة المجال الكهربائي.

تشير هذه المعادلة إلى أنه كلما زادت الشحنة على الجسيم ، زادت القوة الناتجة عن تطبيق مجال كهربائي معين. هذا يعني أن جسيمين من نفس الكتلة ولكن شحنتين مختلفتين سوف يتحركان بمعدلات مختلفة عبر المجال. بالإضافة إلى ذلك ، فإن السرعة التي يتحرك بها أي جزيء مشحون تعتمد على نسبة الشحنة إلى الكتلة. معًا ، تتيح هذه الخصائص والعلاقات للعلماء فصل مكونات الجزيئات الحيوية المهمة ، مثل الأحماض النووية ، إلى مكوناتها الأصغر.

ثلاثة أنواع رئيسية من الرحلان الكهربائي للهلام قيد الاستخدام. يعتبر الرحلان الكهربائي للهلام النشا ، الذي يستخدم حبيبات نشا البطاطس ، شيئًا من الذخائر. في الرحلان الكهربي لهلام الاغاروز ، يتم استخدام عديد السكاريد المنقى ذو الوزن الجزيئي الكبير كوسيط ؛ يستخدم هذا بشكل شائع لجزيئات الحمض النووي الكبيرة. يعتبر البولي أكريلاميد الكهربائي للهلام هو النوع الأكثر شيوعًا لأنه مستقر للغاية ويعمل على نطاق كبير من تركيزات الجزيئات.

يُفضل الرحلان الكهربائي الهلامي من نوع ما في معظم المواقف التجريبية. تشمل الطرائق الشائعة الأخرى الرحلان الكهربي عالي الدقة ، والرحلان الكهربي الشعري ، والتساوي الكهربي التركيز ، الرحلان الكهربي المناعي ، الرحلان الكهربائي ثنائي الأبعاد والمجال النبضي الكهربائي.

تُحدث أجهزة الرحلان الكهربائي فرقًا كبيرًا مثل الوسط المحدد المستخدم. في الأيام الخوالي ، كان التفريد الكهربي هو المعيار. في هذا الإعداد التجريبي ، يتم قياس معدل حركة الحدود الكاملة للجزيئات المهاجرة. اليوم ، يعد الفصل الكهربائي للمنطقة أكثر شيوعًا ، حيث تهاجر الجزيئات إلى مناطق أو مناطق مختلفة على منطقة صغيرة من الورق. هذا نهج أكثر استهدافًا من الرحلان الكهربي الحدودي. أخيرًا ، يُستخدم التفريد الكهربي للورق أحيانًا للجزيئات الصغيرة.