A villamos energia szerepe a biológiai folyamatokban ugyanolyan fontos, mint a technológiában betöltött szerepe, és számos finom és érdekes módon hasznosítja a tudományos felhasználást. A biokémiában széles körben alkalmazott egyik technika az elektroforézis, az elektromos áram használata a fehérjemolekulák manipulálása számos orvosbiológiai kutatás, diagnosztika és gyártás céljából célokra.
Hogyan működik a folyamat
A szerves molekuláknak gyakran pozitív vagy negatív töltésük van, emiatt reagálnak egy elektromos áramra. A pozitív töltésű molekulák a mező negatív pólusa, a negatív töltésű molekulák pedig a pozitív pólus felé vándorolnak. A nagyobb töltéssel rendelkező molekulák általában gyorsabban mozognak és tovább haladnak, miközben a töltést alkalmazzák. Ugyanakkor a súrlódás is lassítja őket, amit viszont befolyásol mind a molekula mérete, alakja, mind a teszthez használt közeg. A vizsgálati közeg által biztosított elektromos áram és súrlódás szabályozásával a kutatók olyan körülményeket teremthetnek, amelyek hatékonyan választják el a biomolekulákat, így elkülöníthetők és tanulmányozhatók. Azt is lehetővé teszi a kutatók számára, hogy azonosítsák a molekulák közötti különbségeket, megfigyelve, hogy mennyire befolyásolja őket az áram. Hasznos eszköz számos kísérleti és orvosbiológiai alkalmazással, de néhány különösen figyelemre méltó.
DNS-elemzés
Az elektroforézis egyik vezető alkalmazása a DNS és a DNS-fragmensek azonosítása és vizsgálata. A DNS figyelemre méltó negatív töltésének állandóságával, ami azt jelenti, hogy az elektromos áram nagyjából azonos erőt fejt ki a DNS bármely részére. Ennél a nyomásnál a DNS nagyobb és kisebb töredékei elkezdenek szétválni, mert a súrlódás eltérően hat rájuk. A táptalaj, általában egy agarózgél vagy egy akrilamid-gél "lefagyasztja" a szétválasztott szegmenseket a helyükön, amikor az áramot eltávolítják, ami lehetővé teszi nagy felbontásban történő vizsgálatukat. Az eredmények könnyebb áttekinthetőségének és értelmezésének megkönnyítése érdekében a gélhez gyakran festőanyagokat, például etidium-bromidot adnak.
Fehérje és antitest kölcsönhatások
Az elektroforézis másik gyakori formája az immunelektroforézis, amely bizonyos fehérjék jelenlétét és viselkedését elemzi. Számos betegség, beleértve a sclerosis multiplexet, a vesebetegségeket és egyes rákos megbetegedéseket, abnormális fehérjemolekulák létrejöttét eredményezi. Ezeket úgy lehet kimutatni, hogy elektroforézist végzünk vizelet- vagy vérmintákon, és figyeljük a fehérje normális mennyiségének és típusának esetleges eltéréseit. Immunelektroforézissel specifikus fehérjék, az úgynevezett immunglobulinok detektálhatók, amelyek antitestként működnek. Ezek a test immunrendszerének részét képezik, és idegen fehérjéket, például vírusokat vagy allergéneket támadnak meg. Ezeknek az antitesteknek az elemzése segíthet új terápiák azonosításában a betolakodók kezelésére, és szintén biztosít betekintés olyan állapotokba, mint az allergia és az autoimmun rendellenességek, amelyek a rendellenes működés következményei lehetnek antitestek.
Antibiotikumok tesztelése
Az elektroforézis számos szerepet játszik az antibiotikumok tesztelésében. Az egyik leggyakoribb az antibiotikum tisztaságának tesztelése. Elektroforézist alkalmazva az antibiotikumot tartalmazó antibiotikus oldattal vagy antibiotikummal átitatott oldatban. kapilláris - egy nagyon vékony cső - tele van oldattal, a kutatók meg tudják különböztetni magát az antibiotikumot és bármelyikét szennyeződések. Azt is meghatározhatják, hogy az antibiotikum mennyire koncentrált, ami kulcsfontosságú a pontos adagoláshoz. Az antibiotikum-kutatás kiterjed a genetikai tesztelés területére, azonosítva azokat a géneket, amelyek adott antibiotikumokkal szembeni rezisztenciára utalhatnak.
Védőoltások tesztelése
Az antibiotikumokhoz hasonlóan az elektroforézis egyaránt hasznos vakcinák létrehozásában és előállításában. A vakcina célja, hogy segítse a testet a potenciálisan veszélyes kórokozó elleni antitestek előállításában, és az elektroforézis hasznos módszer ezen antitestek kimutatására. A kutatók a technika segítségével összehasonlíthatják a vakcina vagy az oltás több változatának hatását nagyszámú tesztalanyon vagy más változón. Miután a vakcinát gyártják, az elektroforézis szintén gyors és hatékony módszert kínál a gyártási tételek konzisztenciájának és tisztaságának tesztelésére.