Elektroforēzes pielietojumu saraksts

Elektroenerģijas loma bioloģiskajos procesos ir tikpat svarīga kā tehnoloģijā, un tā tiek izmantota zinātniskā izmantošanā daudzos smalkos un interesantos veidos. Viena no metodēm, ko plaši izmanto bioķīmijā, ir elektroforēze, elektriskās strāvas izmantošana manipulēt ar olbaltumvielu molekulām dažādiem biomedicīnas pētījumiem, diagnostikai un ražošanai mērķiem.

Organiskajām molekulām bieži ir pozitīvs vai negatīvs lādiņš, kas liek tām reaģēt uz elektrisko strāvu. Molekulas ar pozitīvu lādiņu migrē uz lauka negatīvo polu, bet molekulas ar negatīvu lādiņu - uz pozitīvo polu. Molekulas ar lielāku lādiņu mēdz pārvietoties ātrāk un pārvietoties tālāk, kamēr lādiņš tiek piemērots. Tomēr tos palēninās arī berze, ko savukārt ietekmē gan molekulas lielums un forma, gan testā izmantotā vide. Kontrolējot testa barotnes nodrošināto elektrisko strāvu un berzi, pētnieki var radīt apstākļus, kas efektīvi atdala biomolekulas, lai tās varētu izolēt un izpētīt. Tas arī ļauj pētniekiem noteikt atšķirības starp molekulām, novērojot, cik daudz tās ietekmē strāva. Tas ir noderīgs rīks ar virkni eksperimentālu un biomedicīnas lietojumu, taču daži no tiem ir īpaši nozīmīgi.

Viens no vadošajiem elektroforēzes izmantošanas veidiem ir DNS un DNS fragmentu identificēšana un izpēte. DNS ir ievērojams ar negatīvā lādiņa konsistenci, kas nozīmē, ka elektriskā strāva jebkurai DNS daļai pieliek aptuveni vienādu spēku. Zem šī spiediena lielāki un mazāki DNS fragmenti sāk atdalīties, jo berzi no testa barotnes tos ietekmē atšķirīgi. Barotne, parasti agarozes gēls vai akrilamīda gēls, "nosaldē" atdalītos segmentus vietā, kad strāva tiek noņemta, kas ļauj tos pārbaudīt ar lielu izšķirtspēju. Gēlam bieži pievieno krāsojošus līdzekļus, piemēram, etidija bromīdu, lai būtu vieglāk redzēt un interpretēt rezultātus.

Vēl viena izplatīta elektroforēzes forma ir imūnelektroforēze, kas analizē noteiktu olbaltumvielu klātbūtni un uzvedību. Daudzi medicīniski apstākļi, tostarp multiplā skleroze, nieru slimības un daži vēži, rada patoloģiskas olbaltumvielu molekulas. Tos var noteikt, veicot elektroforēzi urīna vai asins paraugos un novērojot jebkādas novirzes no normāla olbaltumvielu daudzuma un veida. Imūnelektroforēzi var izmantot arī, lai noteiktu specifiskus proteīnus, ko sauc par imūnglobulīniem, kas darbojas kā antivielas. Tās ir ķermeņa imūnsistēmas daļa un uzbrūk svešām olbaltumvielām, piemēram, vīrusiem vai alergēniem. Šo antivielu analīze var palīdzēt noteikt jaunas terapijas, lai ārstētu šos iebrucējus, kā arī nodrošina ieskats tādos apstākļos kā alerģijas un autoimūni traucējumi, kas var rasties nepareizas darbības dēļ antivielas.

Elektroforēzei ir vairākas lomas antibiotiku testēšanā. Viens no visizplatītākajiem ir antibiotiku tīrības pārbaude. Pieliekot elektroforēzi šķīdumam, kas satur antibiotiku papīra sloksnes veidā, kas piesūcināta ar antibiotiku, vai kapilārs - ļoti plāna caurule - piepildīta ar šķīdumu, pētnieki var atšķirt pašu antibiotiku un jebkuru citu piemaisījumi. Viņi var arī noteikt, cik koncentrēta ir antibiotika, kas ir izšķiroša, lai piemērotu precīzas devas. Antibiotiku pētījumi attiecas arī uz ģenētisko testu jomu, identificējot gēnus, kas varētu norādīt uz izturību pret specifiskām antibiotikām.

Tāpat kā antibiotiku gadījumā, elektroforēze ir noderīga gan vakcīnu veidošanā, gan ražošanā. Vakcīnas mērķis ir palīdzēt organismam radīt antivielas pret potenciāli bīstamu patogēnu, un elektroforēze ir noderīga metode šo antivielu noteikšanai. Pētnieki var izmantot šo metodi, lai salīdzinātu vakcīnas vai vairāku vakcīnas versiju iedarbību uz lielu skaitu testa subjektu vai citu mainīgo. Kad vakcīna ir ražota, elektroforēze nodrošina arī ātru un efektīvu veidu, kā pārbaudīt ražošanas partiju konsistenci un tīrību.