Liste over anvendelser av elektroforese

Elektrisitetens rolle i biologiske prosesser er like viktig som dens rolle i teknologi, og den brukes til vitenskapelig bruk på en rekke subtile og interessante måter. En teknikk som er mye brukt i biokjemi er elektroforese, bruk av elektrisk strøm å manipulere proteinmolekyler for en rekke biomedisinske undersøkelser, diagnostikk og produksjon formål.

Organiske molekyler har ofte en positiv eller en negativ ladning, noe som får dem til å svare på en elektrisk strøm. Molekyler med positiv ladning migrerer mot feltets negative pol, og molekyler med negativ ladning migrerer mot den positive polen. Molekyler med større ladning har en tendens til å bevege seg raskere og reise lenger mens ladningen påføres. Imidlertid vil de også bli bremset av friksjon, som igjen påvirkes av molekylets størrelse og form og av mediet som brukes til testen. Ved å kontrollere den elektriske strømmen og friksjonen som testmediet gir, kan forskere skape forhold som skiller biomolekyler effektivt, slik at de kan isoleres og studeres. Det tillater også forskere å identifisere forskjellene mellom molekyler ved å observere hvor mye de er påvirket av strømmen. Det er et nyttig verktøy med en rekke eksperimentelle og biomedisinske applikasjoner, men noen få er spesielt bemerkelsesverdige.

En ledende bruk av elektroforese er i identifisering og studier av DNA og DNA-fragmenter. DNA er bemerkelsesverdig for konsistensen av den negative ladningen, noe som betyr at den elektriske strømmen bruker omtrent like stor kraft til hvilken som helst del av DNA. Under det presset begynner større og mindre DNA-fragmenter å skilles, fordi de påvirkes forskjellig av friksjon fra testmediet. Mediet, vanligvis en agarosegel eller en akrylamidgel, "fryser" de separerte segmentene på plass når strømmen fjernes, noe som gjør at de kan undersøkes ved høye oppløsninger. Fargemidler som etidiumbromid blir ofte tilsatt gelen for å gjøre det lettere å se og tolke resultatene.

En annen vanlig form for elektroforese er immunoelektroforese, som analyserer tilstedeværelsen og oppførselen til visse proteiner. Mange medisinske tilstander, inkludert multippel sklerose, nyresykdom og noen kreftformer, resulterer i dannelsen av unormale proteinmolekyler. Disse kan oppdages ved å utføre elektroforese på urin eller blodprøver og se etter avvik fra normale mengder og typer proteiner. Immunoelektroforese kan også brukes til å oppdage spesifikke proteiner kalt immunglobuliner, som fungerer som antistoffer. Disse er en del av kroppens immunsystem og angriper fremmede proteiner, som virus eller allergener. Analysering av disse antistoffene kan bidra til å identifisere nye terapier for å behandle disse inntrengerne og gir også innsikt i tilstander som allergier og autoimmune lidelser, som kan skyldes funksjonsfeil antistoffer.

Elektroforese spiller en rekke roller i testing av antibiotika. En av de vanligste er å teste renheten til et antibiotikum. Ved å påføre elektroforese på en løsning som inneholder antibiotika i form av en papirstrimmel impregnert med antibiotika eller kapillær - et veldig tynt rør - fylt med løsningen, kan forskere skille mellom selve antibiotikumet urenheter. De kan også bestemme hvor konsentrert antibiotikumet er, noe som er avgjørende for å bruke nøyaktige doser. Antibiotisk forskning strekker seg inn i riket av genetisk testing, og identifiserer gener som kan indikere motstand mot spesifikke antibiotika.

Som med antibiotika, er elektroforese nyttig både ved dannelse og produksjon av vaksiner. Formålet med en vaksine er å hjelpe kroppen med å generere antistoffer mot et potensielt farlig patogen, og elektroforese er en nyttig metode for å oppdage disse antistoffene. Forskere kan bruke teknikken til å sammenligne effekten av en vaksine eller flere versjoner av en vaksine på tvers av et stort antall testpersoner eller andre variabler. Når en vaksine er i produksjon, gir elektroforese også en rask og effektiv måte å teste produksjonsbatcher for konsistens og renhet.