قائمة تطبيقات الرحلان الكهربائي

دور الكهرباء في العمليات البيولوجية لا يقل أهمية عن دورها في التكنولوجيا ، ويتم تسخيرها للاستخدام العلمي بعدد من الطرق الدقيقة والمثيرة للاهتمام. إحدى التقنيات المستخدمة على نطاق واسع في الكيمياء الحيوية هي الرحلان الكهربائي ، أي استخدام التيار الكهربائي لمعالجة جزيئات البروتين لمجموعة من البحوث الطبية الحيوية والتشخيص والتصنيع المقاصد.

غالبًا ما تحتوي الجزيئات العضوية على شحنة موجبة أو سالبة ، مما يجعلها تستجيب للتيار الكهربائي. الجزيئات ذات الشحنة الموجبة تهاجر نحو القطب السالب للحقل ، والجزيئات ذات الشحنة السالبة تهاجر نحو القطب الموجب. تميل الجزيئات ذات الشحنة الأكبر إلى التحرك بسرعة أكبر والسفر لمسافة أبعد أثناء تطبيق الشحنة. ومع ذلك ، سيتم إبطائها أيضًا بسبب الاحتكاك ، والذي يتأثر بدوره بحجم وشكل الجزيء والوسيط المستخدم في الاختبار. من خلال التحكم في التيار الكهربائي والاحتكاك الذي يوفره وسيط الاختبار ، يمكن للباحثين تهيئة ظروف تفصل الجزيئات الحيوية بكفاءة ، بحيث يمكن عزلها ودراستها. كما يسمح للباحثين بتحديد الاختلافات بين الجزيئات من خلال ملاحظة مدى تأثرها بالتيار. إنها أداة مفيدة مع مجموعة من التطبيقات التجريبية والطبية الحيوية ، ولكن القليل منها ملحوظ بشكل خاص.

أحد الاستخدامات الرائدة للرحلان الكهربائي هو تحديد ودراسة شظايا الحمض النووي والحمض النووي. يتميز الحمض النووي باتساق شحنته السالبة ، مما يعني أن التيار الكهربائي يطبق قوة متساوية تقريبًا على أي جزء من الحمض النووي. تحت هذا الضغط ، تبدأ أجزاء أكبر وأصغر من الحمض النووي بالانفصال لأنها ستتأثر بشكل مختلف بالاحتكاك من وسط الاختبار. الوسط ، عادة هلام الاغاروز أو هلام الأكريلاميد "يجمد" الأجزاء المفصولة في مكانها عند إزالة التيار ، مما يسمح بفحصها بدقة عالية. غالبًا ما تضاف عوامل التلوين مثل بروميد الإيثيديوم إلى الجل لتسهيل رؤية النتائج وتفسيرها.

شكل آخر شائع من الرحلان الكهربائي هو الرحلان الكهربي المناعي ، والذي يحلل وجود وسلوك بعض البروتينات. تؤدي العديد من الحالات الطبية ، بما في ذلك التصلب المتعدد وأمراض الكلى وبعض أنواع السرطان إلى تكوين جزيئات بروتينية غير طبيعية. يمكن الكشف عن ذلك عن طريق إجراء فصل كهربائي على عينات من البول أو الدم ومراقبة أي اختلاف عن الكميات والأنواع الطبيعية للبروتين. يمكن أيضًا استخدام الرحلان الكهربي المناعي للكشف عن بروتينات معينة تسمى الغلوبولين المناعي ، والتي تعمل كأجسام مضادة. هذه جزء من جهاز المناعة في الجسم وتهاجم البروتينات الغريبة ، مثل الفيروسات أو المواد المسببة للحساسية. يمكن أن يساعد تحليل هذه الأجسام المضادة في تحديد علاجات جديدة لعلاج هؤلاء الغزاة ويوفر أيضًا نظرة ثاقبة لحالات مثل الحساسية واضطرابات المناعة الذاتية ، والتي يمكن أن تنجم عن خلل الأجسام المضادة.

يلعب الرحلان الكهربائي عددًا من الأدوار في اختبار المضادات الحيوية. أحد أكثرها شيوعًا هو اختبار نقاء المضاد الحيوي. عن طريق تطبيق الرحلان الكهربي على محلول يحتوي على مضاد حيوي على شكل شريط ورقي مشرب بالمضاد الحيوي أو شعري - أنبوب رفيع جدًا - مليء بالمحلول ، يمكن للباحثين التفريق بين المضاد الحيوي نفسه وأي مضاد حيوي آخر الشوائب. يمكنهم أيضًا تحديد مدى تركيز المضاد الحيوي ، وهو أمر بالغ الأهمية لتطبيق جرعات دقيقة. تمتد أبحاث المضادات الحيوية إلى مجال الاختبارات الجينية ، وتحديد الجينات التي قد تشير إلى مقاومة مضادات حيوية معينة.

كما هو الحال مع المضادات الحيوية ، فإن الرحلان الكهربائي مفيد في كل من إنتاج اللقاحات وإنتاجها. الغرض من اللقاح هو مساعدة الجسم على إنتاج أجسام مضادة لمسببات الأمراض التي يحتمل أن تكون خطرة ، والرحلان الكهربائي طريقة مفيدة للكشف عن تلك الأجسام المضادة. يمكن للباحثين استخدام هذه التقنية لمقارنة تأثير لقاح أو إصدارات متعددة من اللقاح عبر عدد كبير من موضوعات الاختبار أو المتغيرات الأخرى. بمجرد أن يتم إنتاج اللقاح ، يوفر الرحلان الكهربائي أيضًا طريقة سريعة وفعالة لاختبار دفعات الإنتاج من أجل الاتساق والنقاء.