Lista över tillämpningar av elektrofores

Elens roll i biologiska processer är lika viktig som dess roll i teknik, och den utnyttjas till vetenskapligt bruk på ett antal subtila och intressanta sätt. En teknik som ofta används inom biokemi är elektrofores, användningen av en elektrisk ström att manipulera proteinmolekyler för en rad biomedicinsk forskning, diagnostik och tillverkning syften.

Organiska molekyler har ofta en positiv eller en negativ laddning, vilket får dem att svara på en elektrisk ström. Molekyler med en positiv laddning migrerar mot fältets negativa pol och molekyler med en negativ laddning migrerar mot den positiva polen. Molekyler med större laddning tenderar att röra sig snabbare och färdas längre medan laddningen appliceras. Men de kommer också att saktas av friktion, vilket i sin tur påverkas av både molekylens storlek och form och av det medium som används för testet. Genom att kontrollera den elektriska strömmen och friktionen som tillhandahålls av testmediet kan forskare skapa förhållanden som separerar biomolekyler effektivt, så att de kan isoleras och studeras. Det tillåter också forskare att identifiera skillnaderna mellan molekyler genom att observera hur mycket de påverkas av strömmen. Det är ett användbart verktyg med en rad experimentella och biomedicinska applikationer, men några är särskilt anmärkningsvärda.

En ledande användning av elektrofores är att identifiera och studera DNA och DNA-fragment. DNA är anmärkningsvärt för konsistensen av dess negativa laddning, vilket innebär att den elektriska strömmen applicerar ungefär lika kraft på någon del av DNA. Under det trycket börjar större och mindre DNA-fragment separera eftersom de påverkas annorlunda av friktion från testmediet. Mediet, vanligtvis en agarosgel eller en akrylamidgel, "fryser" de separerade segmenten på plats när strömmen avlägsnas, vilket gör att de kan undersökas med höga upplösningar. Färgmedel såsom etidiumbromid tillsätts ofta till gelén för att göra det lättare att se och tolka resultaten.

En annan vanlig form av elektrofores är immunoelektrofores, som analyserar närvaron och beteendet hos vissa proteiner. Många medicinska tillstånd, inklusive multipel skleros, njursjukdom och vissa cancerformer resulterar i skapandet av onormala proteinmolekyler. Dessa kan detekteras genom att utföra elektrofores på urin eller blodprover och se efter eventuell avvikelse från de normala mängderna och typerna av protein. Immunoelektrofores kan också användas för att detektera specifika proteiner som kallas immunglobuliner, som fungerar som antikroppar. Dessa är en del av kroppens immunsystem och attackerar främmande proteiner, såsom virus eller allergener. Analys av dessa antikroppar kan hjälpa till att identifiera nya terapier för att behandla dessa inkräktare och ger också insikt i tillstånd som allergier och autoimmuna störningar, som kan bero på funktionsfel antikroppar.

Elektrofores spelar ett antal roller vid testning av antibiotika. En av de vanligaste är att testa ett antibiotikas renhet. Genom att applicera elektrofores på en lösning som innehåller antibiotikumet i form av en pappersremsa impregnerad med antibiotikumet eller en kapillär - ett mycket tunt rör - fyllt med lösningen, kan forskare skilja mellan antibiotikan i sig och vilken som helst orenheter. De kan också bestämma hur koncentrerat antibiotikumet är, vilket är avgörande för att tillämpa exakta doser. Antibiotikaforskning sträcker sig in i området för genetisk testning och identifierar gener som kan indikera resistens mot specifika antibiotika.

Som med antibiotika är elektrofores användbar både i skapandet och produktionen av vacciner. Syftet med ett vaccin är att hjälpa kroppen att generera antikroppar mot en potentiellt farlig patogen, och elektrofores är en användbar metod för att detektera dessa antikroppar. Forskare kan använda tekniken för att jämföra effekten av ett vaccin eller flera versioner av ett vaccin över ett stort antal försökspersoner eller andra variabler. När ett vaccin är i produktion ger elektrofores också ett snabbt och effektivt sätt att testa produktionssatser för konsistens och renhet.