Улога електричне енергије у биолошким процесима је једнако важна као и њена улога у технологији, а за научну употребу искоришћена је на бројне суптилне и занимљиве начине. Једна од техника која се широко користи у биохемији је електрофореза, употреба електричне струје да манипулише молекулима протеина за читав низ биомедицинских истраживања, дијагностике и производње сврхе.
Како процес функционише
Органски молекули често имају позитиван или негативан набој, због чега реагују на електричну струју. Молекули са позитивним наелектрисањем мигрирају према негативном полу поља, а молекули са негативним наелектрисањем према позитивном полу. Молекули са већим наелектрисањем теже да се брже крећу и путују даље док се наелектрисање примењује. Међутим, успориће их и трење, на шта пак утичу величина и облик молекула и подлога која се користи за тест. Контролом електричне струје и трења које пружа испитни медијум, истраживачи могу створити услове који ефикасно раздвајају биомолекуле, тако да могу бити изоловани и проучавани. Такође омогућава истраживачима да идентификују разлике између молекула посматрајући колико на њих утиче струја. То је корисно средство са низом експерименталних и биомедицинских примена, али неколико је посебно запажених.
ДНК анализа
Једна од водећих примена електрофорезе је у идентификацији и проучавању ДНК и фрагмената ДНК. ДНК је запажена по постојаности свог негативног наелектрисања, што значи да електрична струја примењује приближно једнаку силу на било који део ДНК. Под тим притиском, већи и мањи фрагменти ДНК почињу да се одвајају, јер ће на њих различито утицати трење од испитног медија. Медијум, обично агарозни гел или акриламидни гел „замрзава“ одвојене сегменте на месту када се струја уклони, што омогућава њихово испитивање у високим резолуцијама. Средства за бојење попут етидијум бромида често се додају у гел како би се олакшали увид и тумачење резултата.
Интеракције протеина и антитела
Још један уобичајени облик електрофорезе је имуноелектрофореза, која анализира присуство и понашање одређених протеина. Многа медицинска стања, укључујући мултиплу склерозу, болести бубрега и неке карциноме резултирају стварањем абнормалних молекула протеина. Они се могу открити извођењем електрофорезе на узорцима урина или крви и праћењем било каквих одступања од нормалних количина и врста протеина. Имуноелектрофореза се такође може користити за откривање специфичних протеина названих имуноглобулини, који делују као антитела. Они су део имунолошког система тела и нападају стране протеине, попут вируса или алергена. Анализа ових антитела може помоћи у идентификовању нових терапија за лечење тих освајача, а такође нуди увид у стања као што су алергије и аутоимуни поремећаји, који могу бити резултат неисправности антитела.
Тестирање антибиотика
Електрофореза игра бројне улоге у испитивању антибиотика. Једно од најчешћих је испитивање чистоће антибиотика. Применом електрофорезе на раствор који садржи антибиотик у облику папирне траке импрегниране антибиотиком или капилара - врло танка цев - испуњена раствором, истраживачи могу да разликују сам антибиотик од било ког нечистоће. Такође могу утврдити колико је концентрован антибиотик, што је пресудно за примену тачних доза. Истраживање антибиотика проширује се на подручје генетског тестирања, идентификујући гене који могу указивати на резистенцију на одређене антибиотике.
Тестирање вакцина
Као и код антибиотика, електрофореза је корисна и у стварању и у производњи вакцина. Сврха вакцине је да помогне телу да створи антитела на потенцијално опасан патоген, а електрофореза је корисна метода за откривање тих антитела. Истраживачи могу да користе технику за упоређивање ефекта вакцине или више верзија вакцине у великом броју испитаника или других променљивих. Једном када се вакцина произведе, електрофореза такође пружа брз и ефикасан начин испитивања конзистентности и чистоће производних серија.