Lista zastosowań elektroforezy

Rola elektryczności w procesach biologicznych jest tak samo ważna, jak jej rola w technologii, i jest wykorzystywana do zastosowań naukowych na wiele subtelnych i interesujących sposobów. Jedną z technik szeroko stosowanych w biochemii jest elektroforeza, czyli wykorzystanie prądu elektrycznego manipulować cząsteczkami białka w szeregu badań biomedycznych, diagnostycznych i produkcyjnych cele.

Cząsteczki organiczne często mają ładunek dodatni lub ujemny, co powoduje, że reagują na prąd elektryczny. Cząsteczki z ładunkiem dodatnim migrują w kierunku bieguna ujemnego pola, a cząsteczki z ładunkiem ujemnym migrują w kierunku bieguna dodatniego. Cząsteczki o większym ładunku poruszają się szybciej i przemieszczają się dalej, gdy ładunek jest nałożony. Jednak będą one również spowalniane przez tarcie, na które z kolei wpływa zarówno rozmiar i kształt cząsteczki, jak i medium użyte do testu. Kontrolując prąd elektryczny i tarcie zapewniane przez medium testowe, naukowcy mogą stworzyć warunki, które skutecznie rozdzielają biomolekuły, aby można je było izolować i badać. Pozwala także naukowcom identyfikować różnice między cząsteczkami, obserwując, jak bardzo wpływa na nie prąd. Jest to przydatne narzędzie z szeregiem zastosowań eksperymentalnych i biomedycznych, ale kilka jest szczególnie godnych uwagi.

Jednym z wiodących zastosowań elektroforezy jest identyfikacja i badanie fragmentów DNA i DNA. DNA wyróżnia się spójnością swojego ładunku ujemnego, co oznacza, że ​​prąd elektryczny przykłada mniej więcej taką samą siłę do dowolnej części DNA. Pod tym ciśnieniem większe i mniejsze fragmenty DNA zaczynają się rozdzielać, ponieważ tarcie o podłoże testowe wpływa na nie w różny sposób. Medium, zwykle żel agarozowy lub żel akryloamidowy, „zamraża” oddzielone segmenty w miejscu po odcięciu prądu, co pozwala na ich badanie w wysokiej rozdzielczości. Do żelu często dodaje się środki barwiące, takie jak bromek etydyny, aby ułatwić zobaczenie i interpretację wyników.

Inną powszechną formą elektroforezy jest immunoelektroforeza, która analizuje obecność i zachowanie niektórych białek. Wiele schorzeń, w tym stwardnienie rozsiane, choroba nerek i niektóre nowotwory, powoduje powstawanie nieprawidłowych cząsteczek białka. Można je wykryć, wykonując elektroforezę na próbkach moczu lub krwi i obserwując wszelkie odchylenia od normalnych ilości i rodzajów białek. Immunoelektroforeza może być również stosowana do wykrywania specyficznych białek zwanych immunoglobulinami, które działają jak przeciwciała. Są one częścią układu odpornościowego organizmu i atakują obce białka, takie jak wirusy czy alergeny. Analiza tych przeciwciał może pomóc w identyfikacji nowych terapii w leczeniu tych najeźdźców, a także zapewnia: wgląd w stany takie jak alergie i zaburzenia autoimmunologiczne, które mogą wynikać z nieprawidłowego funkcjonowania przeciwciała.

Elektroforeza odgrywa wiele ról w testowaniu antybiotyków. Jednym z najczęstszych jest testowanie czystości antybiotyku. Poprzez zastosowanie elektroforezy do roztworu zawierającego antybiotyk w postaci paska bibuły nasączonego antybiotykiem lub a kapilara – bardzo cienka rurka – wypełniona roztworem, badacze potrafią odróżnić sam antybiotyk od jakiegokolwiek zanieczyszczenia. Mogą również określić, jak skoncentrowany jest antybiotyk, co ma kluczowe znaczenie dla stosowania dokładnych dawek. Badania nad antybiotykami rozciągają się na sferę testów genetycznych, identyfikując geny, które mogą wskazywać na oporność na określone antybiotyki.

Podobnie jak w przypadku antybiotyków, elektroforeza jest przydatna zarówno w tworzeniu, jak i produkcji szczepionek. Celem szczepionki jest pomoc organizmowi w wytwarzaniu przeciwciał przeciwko potencjalnie niebezpiecznemu patogenowi, a elektroforeza jest użyteczną metodą wykrywania tych przeciwciał. Naukowcy mogą wykorzystać tę technikę do porównania działania szczepionki lub wielu wersji szczepionki na dużej liczbie badanych osób lub innych zmiennych. Gdy szczepionka jest już w produkcji, elektroforeza zapewnia również szybki i skuteczny sposób testowania partii produkcyjnych pod kątem konsystencji i czystości.