Seznam aplikací elektroforézy

Role elektřiny v biologických procesech je stejně důležitá jako její role v technologii a je využívána k vědeckému využití mnoha jemnými a zajímavými způsoby. Jednou z technik, která se v biochemii široce používá, je elektroforéza, použití elektrického proudu manipulovat s molekulami bílkovin pro řadu biomedicínského výzkumu, diagnostiky a výroby účely.

Organické molekuly mají často kladný nebo záporný náboj, což způsobuje, že reagují na elektrický proud. Molekuly s kladným nábojem migrují směrem k zápornému pólu pole a molekuly s negativním nábojem migrují směrem ke kladnému pólu. Molekuly s větším nábojem mají tendenci se při aplikaci náboje pohybovat rychleji a cestovat dále. Zpomalí je však také tření, které je zase ovlivněno jak velikostí a tvarem molekuly, tak médiem použitým pro test. Řídením elektrického proudu a tření poskytovaného testovacím médiem mohou vědci vytvářet podmínky, které účinně oddělují biomolekuly, takže je lze izolovat a studovat. Umožňuje také vědcům identifikovat rozdíly mezi molekulami sledováním toho, jak moc jsou ovlivňovány proudem. Je to užitečný nástroj s řadou experimentálních a biomedicínských aplikací, ale některé jsou obzvláště pozoruhodné.

Jedním z hlavních použití elektroforézy je identifikace a studium DNA a fragmentů DNA. DNA je pozoruhodná konzistencí svého záporného náboje, což znamená, že elektrický proud aplikuje zhruba stejnou sílu na jakoukoli část DNA. Pod tímto tlakem se začnou oddělovat větší a menší fragmenty DNA, protože na ně bude rozdílně působit tření z testovacího média. Médium, obvykle agarózový gel nebo akrylamidový gel, „zmrazí“ oddělené segmenty na místě, když je odstraněn proud, což umožňuje jejich zkoumání při vysokých rozlišeních. Do gelu se často přidávají barvicí činidla, jako je ethidiumbromid, aby bylo snazší vidět a interpretovat výsledky.

Další běžnou formou elektroforézy je imunoelektroforéza, která analyzuje přítomnost a chování určitých proteinů. Mnoho zdravotních stavů, včetně roztroušené sklerózy, onemocnění ledvin a některých druhů rakoviny, vede k tvorbě abnormálních proteinových molekul. Ty lze detekovat provedením elektroforézy na vzorcích moči nebo krve a sledováním jakékoli odchylky od normálního množství a typů bílkovin. Imunoelektroforéza může být také použita k detekci specifických proteinů nazývaných imunoglobuliny, které působí jako protilátky. Jsou součástí imunitního systému těla a napadají cizí bílkoviny, jako jsou viry nebo alergeny. Analýza těchto protilátek může pomoci identifikovat nové terapie k léčbě těchto útočníků a také poskytuje přehled o podmínkách, jako jsou alergie a autoimunitní poruchy, které mohou být důsledkem nesprávného fungování protilátky.

Elektroforéza hraje při testování antibiotik řadu rolí. Jedním z nejběžnějších je testování čistoty antibiotika. Aplikováním elektroforézy na roztok obsahující antibiotikum ve formě papírového proužku impregnovaného antibiotikem nebo kapilára - velmi tenká trubička - naplněná roztokem, mohou vědci rozlišovat mezi samotným antibiotikem a jakýmkoli nečistoty. Mohou také určit, jak koncentrované je antibiotikum, což je zásadní pro přesné dávkování. Antibiotický výzkum zasahuje do oblasti genetického testování a identifikuje geny, které by mohly naznačovat rezistenci na konkrétní antibiotika.

Stejně jako u antibiotik je elektroforéza užitečná jak při výrobě, tak při výrobě vakcín. Účelem vakcíny je pomoci tělu vytvářet protilátky proti potenciálně nebezpečnému patogenu a elektroforéza je užitečnou metodou pro detekci těchto protilátek. Vědci mohou pomocí této techniky porovnat účinek vakcíny nebo více verzí vakcíny u velkého počtu testovaných osob nebo jiných proměnných. Jakmile je vakcína ve výrobě, poskytuje elektroforéza také rychlý a efektivní způsob testování konzistence a čistoty výrobních šarží.