Lijst met toepassingen van elektroforese

De rol van elektriciteit in biologische processen is net zo belangrijk als haar rol in technologie, en het wordt op een aantal subtiele en interessante manieren gebruikt voor wetenschappelijk gebruik. Een techniek die veel wordt gebruikt in de biochemie is elektroforese, het gebruik van een elektrische stroom om eiwitmoleculen te manipuleren voor een reeks biomedisch onderzoek, diagnostiek en productie doeleinden.

Organische moleculen hebben vaak een positieve of een negatieve lading, waardoor ze reageren op een elektrische stroom. Moleculen met een positieve lading migreren naar de negatieve pool van het veld en moleculen met een negatieve lading migreren naar de positieve pool. Moleculen met een grotere lading hebben de neiging om sneller te bewegen en verder te reizen terwijl de lading wordt aangebracht. Ze zullen echter ook worden vertraagd door wrijving, die op zijn beurt wordt beïnvloed door zowel de grootte en vorm van het molecuul als door het medium dat voor de test wordt gebruikt. Door de elektrische stroom en de wrijving van het testmedium te regelen, kunnen onderzoekers omstandigheden creëren die biomoleculen efficiënt scheiden, zodat ze kunnen worden geïsoleerd en bestudeerd. Het stelt onderzoekers ook in staat om de verschillen tussen moleculen te identificeren door te observeren hoeveel ze door de stroom worden beïnvloed. Het is een handig hulpmiddel met een reeks experimentele en biomedische toepassingen, maar een paar zijn vooral opmerkelijk.

Een van de belangrijkste toepassingen van elektroforese is de identificatie en studie van DNA en DNA-fragmenten. DNA valt op door de consistentie van zijn negatieve lading, wat betekent dat de elektrische stroom ongeveer evenveel kracht uitoefent op elk deel van het DNA. Onder die druk beginnen grotere en kleinere fragmenten van DNA zich te scheiden, omdat ze anders worden beïnvloed door wrijving van het testmedium. Het medium, meestal een agarosegel of een acrylamidegel "bevriest" de gescheiden segmenten op hun plaats wanneer de stroom wordt verwijderd, waardoor ze met hoge resolutie kunnen worden onderzocht. Kleurstoffen zoals ethidiumbromide worden vaak aan de gel toegevoegd om de resultaten gemakkelijker te kunnen zien en interpreteren.

Een andere veel voorkomende vorm van elektroforese is immuno-elektroforese, die de aanwezigheid en het gedrag van bepaalde eiwitten analyseert. Veel medische aandoeningen, waaronder multiple sclerose, nierziekte en sommige vormen van kanker, resulteren in de aanmaak van abnormale eiwitmoleculen. Deze kunnen worden gedetecteerd door elektroforese uit te voeren op urine- of bloedmonsters en te kijken naar afwijkingen van de normale hoeveelheden en soorten eiwitten. Immuno-elektroforese kan ook worden gebruikt voor het detecteren van specifieke eiwitten, immunoglobulinen genaamd, die als antilichamen werken. Deze maken deel uit van het immuunsysteem van het lichaam en vallen vreemde eiwitten aan, zoals virussen of allergenen. Het analyseren van deze antilichamen kan helpen bij het identificeren van nieuwe therapieën om die indringers te behandelen en biedt ook: inzicht in aandoeningen zoals allergieën en auto-immuunziekten, die het gevolg kunnen zijn van een storing antilichamen.

Elektroforese speelt een aantal rollen bij het testen van antibiotica. Een van de meest voorkomende is het testen van de zuiverheid van een antibioticum. Door elektroforese toe te passen op een oplossing die het antibioticum bevat in de vorm van een papieren strook geïmpregneerd met het antibioticum of een capillair - een heel dun buisje - gevuld met de oplossing, kunnen onderzoekers onderscheid maken tussen het antibioticum zelf en elke andere onzuiverheden. Ze kunnen ook bepalen hoe geconcentreerd het antibioticum is, wat cruciaal is voor het toepassen van nauwkeurige doseringen. Antibioticaonderzoek strekt zich uit tot het domein van genetische tests, waarbij genen worden geïdentificeerd die kunnen wijzen op resistentie tegen specifieke antibiotica.

Net als bij antibiotica is elektroforese nuttig bij zowel de creatie als de productie van vaccins. Het doel van een vaccin is om het lichaam te helpen antilichamen aan te maken tegen een potentieel gevaarlijke ziekteverwekker, en elektroforese is een nuttige methode om die antilichamen te detecteren. Onderzoekers kunnen de techniek gebruiken om het effect van een vaccin of meerdere versies van een vaccin over een groot aantal proefpersonen of andere variabelen te vergelijken. Zodra een vaccin in productie is, biedt elektroforese ook een snelle en effectieve manier om productiebatches te testen op consistentie en zuiverheid.