จุดประสงค์ของอิเล็กโตรโฟรีซิส

Electrophoresis เป็น "เทคนิคการแยกโมเลกุลที่มีประสิทธิภาพและราคาไม่แพง" ตามที่ Dr. William H. Heidcamp ในคู่มือห้องปฏิบัติการชีววิทยาเซลล์ มีเหตุผลหลายประการสำหรับการดำเนินการอิเล็กโตรโฟรีซิสซึ่งรวมถึงการจับที่ไม่รุกรานกับโมเลกุลและการสร้างภาพการแยกโมเลกุล โดยรวมแล้ว อิเล็กโตรโฟรีซิสมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้วิธีวิเคราะห์สารที่แม่นยำ เช่น เลือดและ DNA ของคุณ (กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก) ซึ่งแยกได้ยากโดยใช้วิธีการทั่วไป

อิเล็กโตรโฟรีซิสเป็นเทคนิคเชิงประจักษ์ที่ใช้ในการแยกโมเลกุลที่มีประจุ (บวกและลบ) เช่น เซลล์และโปรตีน ตามการตอบสนองในกระแสไฟฟ้า

มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่ออิเล็กโตรโฟรีซิส รวมถึงประจุสุทธิ มวลของโมเลกุล บัฟเฟอร์ และสื่ออิเล็กโตรโฟเรติก เช่น กระดาษหรือเจล ในอิเล็กโตรโฟรีซิส โมเลกุลจะเคลื่อนที่ไปยังประจุตรงข้าม ตัวอย่างเช่น โปรตีนที่มีประจุสุทธิเป็นบวกจะเคลื่อนที่ไปทางด้านลบของตัวกลางอิเล็กโตรโฟรีติก นอกจากนี้ โมเลกุลที่มีมวลน้อยกว่าจะเคลื่อนที่เร็วกว่าหรือแยกตัวเร็วกว่าโมเลกุลที่มีมวลมากกว่า

ในปี 1937 นักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดนชื่อ Arne Tiselius ได้พัฒนาเครื่องมือสำหรับวัดการเคลื่อนที่ของโมเลกุลโปรตีนที่เรียกว่าเครื่องมือ Moving Boundary นี่คืออุปกรณ์รูปตัวยูที่ใช้ตัวกลางที่เป็นน้ำเพื่อแยกโมเลกุลโปรตีน

ในปีพ.ศ. 2483 ได้มีการแนะนำโซนอิเล็กโตรโฟรีซิส ซึ่งใช้สื่อที่เป็นของแข็ง (เช่น เจล) และช่วยให้การย้อมสีมีความละเอียดดีขึ้นหรือมองเห็นภาพการแยกโมเลกุล

จากนั้นในปี 1960 อิเล็กโตรโฟรีซิสของเส้นเลือดฝอยได้รับการพัฒนาเพื่อให้เป็นเทคนิคอิเล็กโตรโฟรีซิสอเนกประสงค์ อิเล็กโตรโฟรีซิสประเภทนี้ช่วยให้สามารถแยกโมเลกุลโดยใช้ตัวกลางที่เป็นน้ำและของแข็ง

อิเล็กโตรโฟรีซิสโดยใช้ตัวกลางทำปฏิกิริยากับโมเลกุลโดยเจตนาในลักษณะที่ไม่รุกราน ตัวอย่างเช่น สื่อเจลจับกับโมเลกุลโปรตีนโดยไม่กระทบต่อโครงสร้างและหน้าที่ของโปรตีน หลังจากจับกับโมเลกุลแล้ว การเคลื่อนไหวหรือการแยกตัวจะเกิดขึ้นโดยการใช้กระแสไฟฟ้า นอกจากนี้ยังสามารถกู้คืนโมเลกุลที่จับกับตัวกลางหลังอิเล็กโตรโฟรีซิสได้อีกด้วย

อิเล็กโตรโฟรีซิสได้รับการออกแบบเพื่อให้เห็นภาพการแยกโมเลกุล ทำได้โดยวิธีการต่างๆ รวมถึงการย้อมสีและการถ่ายภาพอัตโนมัติ

การทำ Autoradiography ใช้ฟิล์ม X-ray เพื่อให้เห็นภาพตำแหน่งของโมเลกุลกัมมันตภาพรังสี (เช่น DNA) หลังการแยกตัว การสร้างภาพข้อมูลประเภทนี้เปรียบได้กับการถ่ายภาพ โดยที่เอ็กซ์เรย์เปรียบเสมือนแฟลชของกล้อง และฟิล์มเอ็กซ์เรย์ก็เหมือนกับฟิล์มที่ใช้ในการพัฒนาภาพถ่ายขาวดำ ในอิเล็กโตรโฟรีซิส ภาพถ่ายของโมเลกุล เช่น โปรตีนในเลือดของคุณ ได้รับการพัฒนาโดยใช้การถ่ายภาพอัตโนมัติ

ในการย้อมสี สีย้อม เช่น คูแมสซีบลูและอะมิโดแบล็กจะถูกผสมกับโมเลกุล ก่อนหรือหลังกระบวนการแยก ตัวอย่างเช่น การผสมโปรตีนกับสีย้อมคูมาซีก่อนอิเล็กโตรโฟรีซิสจะทำให้เกิดรอยเปื้อน (จุดหรือเส้นเล็กๆ) ที่แสดงการเคลื่อนที่ของโปรตีนในระหว่างการแยก

จุดประสงค์อีกประการหนึ่งของอิเล็กโตรโฟรีซิสคือการได้รับข้อมูลเชิงปริมาณหลังจากเห็นภาพการแยกโมเลกุล เพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงปริมาณ เช่น ซอฟต์แวร์วิเคราะห์ภาพ (ซอฟต์แวร์แสดงผล 2 มิติและ 3 มิติ) จะบันทึกผลลัพธ์ของอิเล็กโตรโฟรีซิสเป็นสัญญาณดิจิทัล สัญญาณเหล่านี้แสดงถึงตำแหน่งของโมเลกุลก่อนและหลังอิเล็กโตรโฟรีซิส จากนั้นจึงใช้สำหรับการวิเคราะห์เชิงปริมาณ 'ในซิลิโก' (ด้วยการใช้คอมพิวเตอร์)