Elektroforeesi rakenduste loetelu

Elektri roll bioloogilistes protsessides on sama oluline kui tema roll tehnoloogias ning seda kasutatakse teaduslikuks kasutamiseks mitmel peenel ja huvitaval viisil. Üks biokeemias laialt kasutatav tehnika on elektroforees, elektrivoolu kasutamine manipuleerida valgumolekulidega mitmesuguste biomeditsiiniliste uuringute, diagnostika ja tootmise jaoks eesmärkidel.

Orgaanilistel molekulidel on sageli positiivne või negatiivne laeng, mis põhjustab nende reageerimise elektrivoolule. Positiivse laenguga molekulid migreeruvad välja negatiivse pooluse ja negatiivse laenguga molekulid positiivse pooluse suunas. Suurema laenguga molekulid kipuvad laengu rakendamise ajal liikuma kiiremini ja kaugemale. Kuid neid pidurdab ka hõõrdumine, mida omakorda mõjutavad nii molekuli suurus ja kuju kui ka katses kasutatud keskkond. Uurides katsekeskkonna elektrivoolu ja hõõrdumist, saavad teadlased luua tingimused, mis eraldavad biomolekule tõhusalt, nii et neid saab eraldada ja uurida. Samuti võimaldab see teadlastel tuvastada molekulide erinevusi, jälgides, kui palju neid vool mõjutab. See on kasulik tööriist paljude eksperimentaalsete ja biomeditsiiniliste rakendustega, kuid mõned neist on eriti tähelepanuväärsed.

Elektroforeesi üks juhtivaid kasutusviise on DNA ja DNA fragmentide tuvastamine ja uurimine. DNA on tähelepanuväärne oma negatiivse laengu järjepidevuse poolest, mis tähendab, et elektrivool rakendab DNA mis tahes osale ligikaudu võrdset jõudu. Selle rõhu all hakkavad suuremad ja väiksemad DNA fragmendid eralduma, kuna neid mõjutab katsekeskkonnast erinev hõõrdumine. Sööde, tavaliselt agaroosgeel või akrüülamiidgeel, "külmutab" eraldatud segmendid voolu eemaldamisel oma kohale, mis võimaldab neid uurida suure eraldusvõimega. Tulemuste hõlpsama nägemise ja tõlgendamise hõlbustamiseks lisatakse geelile sageli selliseid värvaineid nagu etiidiumbromiid.

Teine levinud elektroforeesi vorm on immunoelektroforees, mis analüüsib teatud valkude olemasolu ja käitumist. Paljud meditsiinilised seisundid, sealhulgas hulgiskleroos, neeruhaigus ja mõned vähid põhjustavad ebanormaalsete valgumolekulide tekkimist. Neid saab tuvastada uriini või vereproovide elektroforeesi abil ja jälgides võimalikke erinevusi normaalsetes valkude kogustes ja tüüpides. Immunoelektroforeesi saab kasutada ka antikehana toimivate spetsiifiliste valkude, mida nimetatakse immunoglobuliinideks, tuvastamiseks. Need on osa keha immuunsüsteemist ja ründavad võõrvalke, näiteks viirusi või allergeene. Nende antikehade analüüs võib aidata leida uusi ravimeetodeid nende sissetungijate raviks ja lisaks ülevaade sellistest seisunditest nagu allergiad ja autoimmuunhaigused, mis võivad tuleneda talitlushäiretest antikehad.

Elektroforeesil on antibiootikumide testimisel mitmeid rolle. Üks levinumaid on antibiootikumi puhtuse testimine. Rakendades elektroforeesi antibiootikumi sisaldavale lahusele pabeririba kujul, mis on immutatud antibiootikumi või kapillaar - väga õhuke toru -, mis on täidetud lahusega, saavad teadlased eristada antibiootikumi ennast ja mõnda teist lisandid. Samuti saavad nad määrata, kui kontsentreeritud on antibiootikum, mis on täpse annuse manustamisel ülioluline. Antibiootikumide uuringud ulatuvad geneetilise testimise valdkonda, tuvastades geenid, mis võivad viidata resistentsusele konkreetsete antibiootikumide suhtes.

Nagu antibiootikumide puhul, on elektroforees kasulik nii vaktsiinide loomisel kui ka tootmisel. Vaktsiini eesmärk on aidata kehal tekitada potentsiaalselt ohtliku patogeeni vastaseid antikehi ja elektroforees on kasulik meetod nende antikehade tuvastamiseks. Teadlased saavad seda meetodit kasutada vaktsiini või vaktsiini mitme versiooni mõju võrdlemiseks suure hulga katsealuste või muude muutujate vahel. Kui vaktsiin on tootmises, pakub elektroforees ka kiiret ja tõhusat viisi tootepartiide konsistentsi ja puhtuse testimiseks.