Luettelo elektroforeesin sovelluksista

Sähkön rooli biologisissa prosesseissa on yhtä tärkeä kuin sen rooli tekniikassa, ja sitä käytetään tieteelliseen käyttöön monilla hienovaraisilla ja mielenkiintoisilla tavoilla. Yksi tekniikka, jota käytetään laajasti biokemiassa, on elektroforeesi, sähkövirran käyttö manipuloida proteiinimolekyylejä erilaisiin biolääketieteellisiin tutkimuksiin, diagnostiikkaan ja valmistukseen tarkoituksiin.

Orgaanisilla molekyyleillä on usein positiivinen tai negatiivinen varaus, mikä saa ne reagoimaan sähkövirtaan. Positiivisella varauksella olevat molekyylit kulkeutuvat kohti kentän negatiivista napaa ja negatiivisen varauksen omaavat molekyylit kohti positiivista napaa. Molekyylit, joilla on suurempi varaus, pyrkivät liikkumaan nopeammin ja kulkemaan kauemmas latauksen aikana. Niitä hidastaa kuitenkin myös kitka, johon puolestaan ​​vaikuttaa sekä molekyylin koko ja muoto että testissä käytetty väliaine. Ohjaamalla testiväliaineen sähkövirtaa ja kitkaa tutkijat voivat luoda olosuhteet, jotka erottavat biomolekyylit tehokkaasti, jotta ne voidaan eristää ja tutkia. Se antaa myös tutkijoille mahdollisuuden tunnistaa molekyylien väliset erot tarkkailemalla, kuinka paljon virta vaikuttaa niihin. Se on hyödyllinen työkalu monilla kokeellisilla ja biolääketieteellisillä sovelluksilla, mutta muutamat ovat erityisen merkittäviä.

Yksi johtavista elektroforeesien käyttötavoista on DNA: n ja DNA-fragmenttien tunnistaminen ja tutkiminen. DNA on merkittävä negatiivisen varauksensa johdonmukaisuudesta, mikä tarkoittaa, että sähkövirta vaikuttaa suunnilleen yhtä voimakkaasti mihin tahansa DNA-osaan. Tuossa paineessa suuremmat ja pienemmät DNA-fragmentit alkavat erota, koska kitka vaikuttaa testiväliaineeseen eri tavalla. Väliaine, yleensä agaroosigeeli tai akryyliamidigeeli, "jäätyy" erotetut segmentit paikoilleen, kun virta poistetaan, mikä mahdollistaa niiden tarkastelun suurilla resoluutioilla. Värjäysaineita, kuten etidiumbromidia, lisätään usein geeliin, jotta tuloksia olisi helpompi nähdä ja tulkita.

Toinen yleinen elektroforeesimuoto on immunoelektroforeesi, joka analysoi tiettyjen proteiinien läsnäoloa ja käyttäytymistä. Monet sairaudet, mukaan lukien multippeliskleroosi, munuaissairaus ja jotkut syövät, johtavat epänormaalien proteiinimolekyylien syntymiseen. Nämä voidaan havaita suorittamalla elektroforeesi virtsa- tai verinäytteille ja tarkkailemalla mahdollisia variansseja normaalista proteiinimäärästä ja -tyypistä. Immunoelektroforeesia voidaan käyttää myös vasta-aineina toimivien immunoglobuliineiksi kutsuttujen spesifisten proteiinien havaitsemiseen. Nämä ovat osa kehon immuunijärjestelmää ja hyökkäävät vieraisiin proteiineihin, kuten viruksiin tai allergeeneihin. Näiden vasta-aineiden analysointi voi auttaa tunnistamaan uusia hoitomuotoja näiden hyökkääjien hoitamiseksi ja tarjoaa myös käsitys häiriöistä, kuten allergioista ja autoimmuunisairauksista, jotka voivat johtua toimintahäiriöistä vasta-aineita.

Elektroforeesilla on useita rooleja antibioottien testauksessa. Yksi yleisimmistä on antibiootin puhtauden testaaminen. Levittämällä elektroforeesi antibioottia sisältävään liuokseen antibiootilla kyllästetyn paperiliuskan tai kapillaari - hyvin ohut putki - täytetty liuoksella, tutkijat voivat erottaa itse antibiootin ja minkä tahansa muun epäpuhtauksia. He voivat myös määrittää, kuinka antibiootti on keskittynyt, mikä on ratkaisevan tärkeää tarkkojen annosten käyttämiselle. Antibioottitutkimus ulottuu geneettisen testauksen alueelle tunnistamalla geenit, jotka saattavat osoittaa vastustuskykyä spesifisille antibiooteille.

Kuten antibioottien kohdalla, elektroforeesi on hyödyllinen sekä rokotteiden luomisessa että tuotannossa. Rokotteen tarkoituksena on auttaa kehoa tuottamaan vasta-aineita mahdollisesti vaaralliselle patogeenille, ja elektroforeesi on hyödyllinen menetelmä näiden vasta-aineiden havaitsemiseksi. Tutkijat voivat käyttää tekniikkaa vertaamaan rokotteen tai rokotteen useiden versioiden vaikutusta suureen määrään koehenkilöitä tai muita muuttujia. Kun rokote on tuotannossa, elektroforeesi tarjoaa myös nopean ja tehokkaan tavan testata tuotantoeriä sakeuden ja puhtauden suhteen.