รายชื่อการประยุกต์ใช้อิเล็กโทรโฟรีซิส

บทบาทของไฟฟ้าในกระบวนการทางชีววิทยามีความสำคัญพอๆ กับบทบาทของไฟฟ้าในเทคโนโลยี และถูกควบคุมเพื่อการใช้งานทางวิทยาศาสตร์ในรูปแบบที่ละเอียดอ่อนและน่าสนใจจำนวนหนึ่ง เทคนิคหนึ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านชีวเคมีคืออิเล็กโตรโฟรีซิส การใช้กระแสไฟฟ้า เพื่อจัดการกับโมเลกุลโปรตีนสำหรับการวิจัยทางชีวการแพทย์ การวินิจฉัยและการผลิต วัตถุประสงค์

โมเลกุลอินทรีย์มักมีประจุบวกหรือประจุลบ ซึ่งทำให้พวกมันตอบสนองต่อกระแสไฟฟ้า โมเลกุลที่มีประจุบวกจะเคลื่อนเข้าหาขั้วลบของสนาม และโมเลกุลที่มีประจุลบจะเคลื่อนตัวไปยังขั้วบวก โมเลกุลที่มีประจุมากกว่ามักจะเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าและเดินทางได้ไกลกว่าในขณะที่ประจุถูกนำไปใช้ อย่างไรก็ตาม แรงเสียดทานจะช้าลงด้วย ซึ่งจะส่งผลต่อทั้งขนาดและรูปร่างของโมเลกุลและโดยตัวกลางที่ใช้ในการทดสอบ โดยการควบคุมกระแสไฟฟ้าและแรงเสียดทานจากสื่อทดสอบ นักวิจัยสามารถสร้างเงื่อนไขที่แยกชีวโมเลกุลได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อให้สามารถแยกและศึกษาได้ นอกจากนี้ยังอนุญาตให้นักวิจัยระบุความแตกต่างระหว่างโมเลกุลด้วยการสังเกตว่าพวกมันได้รับอิทธิพลจากกระแสมากแค่ไหน เป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ซึ่งมีการใช้งานเชิงทดลองและชีวการแพทย์ที่หลากหลาย แต่มีเพียงไม่กี่ตัวที่มีความโดดเด่นเป็นพิเศษ

การใช้อิเล็กโตรโฟรีซิสชั้นนำอย่างหนึ่งคือการระบุและศึกษาชิ้นส่วนดีเอ็นเอและดีเอ็นเอ ดีเอ็นเอมีความโดดเด่นในเรื่องความสม่ำเสมอของประจุลบ ซึ่งหมายความว่ากระแสไฟฟ้าใช้แรงที่เท่ากันโดยประมาณกับส่วนใดๆ ของ DNA ภายใต้แรงกดดันนั้น ชิ้นส่วน DNA ที่ใหญ่ขึ้นและเล็กลงเริ่มแยกจากกัน เพราะจะได้รับผลกระทบจากแรงเสียดทานจากสื่อที่ใช้ทดสอบต่างกันไป สื่อซึ่งมักจะเป็นเจลอะกาโรสหรือเจลอะคริลาไมด์ "หยุด" ส่วนที่แยกจากกันเมื่อกระแสไฟฟ้าถูกลบออก ซึ่งช่วยให้สามารถตรวจสอบได้ที่ความละเอียดสูง สารย้อมสี เช่น เอทิเดียม โบรไมด์ มักถูกเติมลงในเจลเพื่อให้มองเห็นและตีความผลลัพธ์ได้ง่ายขึ้น

อีกรูปแบบหนึ่งของอิเล็กโตรโฟรีซิสคืออิมมูโนอิเล็กโทรโฟรีซิส ซึ่งจะวิเคราะห์การมีอยู่และพฤติกรรมของโปรตีนบางชนิด ภาวะทางการแพทย์หลายอย่าง รวมทั้งโรคปลอกประสาทเสื่อมแข็ง โรคไต และมะเร็งบางชนิด ส่งผลให้เกิดการสร้างโมเลกุลโปรตีนที่ผิดปกติ สิ่งเหล่านี้สามารถตรวจพบได้โดยการทำอิเล็กโตรโฟรีซิสกับตัวอย่างปัสสาวะหรือเลือด และดูความแปรปรวนใดๆ จากปริมาณและชนิดของโปรตีนตามปกติ อิมมูโนอิเล็กโตรโฟรีซิสยังสามารถใช้เพื่อตรวจหาโปรตีนจำเพาะที่เรียกว่าอิมมูโนโกลบูลิน ซึ่งทำหน้าที่เป็นแอนติบอดี สิ่งเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายและโจมตีโปรตีนแปลกปลอม เช่น ไวรัสหรือสารก่อภูมิแพ้ การวิเคราะห์แอนติบอดีเหล่านี้สามารถช่วยระบุวิธีการรักษาใหม่ ๆ ในการรักษาผู้บุกรุกเหล่านั้นและยังจัดให้มี ความเข้าใจในสภาวะต่างๆ เช่น การแพ้และความผิดปกติของภูมิต้านทานผิดปกติ ซึ่งอาจเป็นผลจากการทำงานผิดพลาดได้ แอนติบอดี

อิเล็กโตรโฟรีซิสมีบทบาทหลายประการในการทดสอบยาปฏิชีวนะ สิ่งที่พบได้บ่อยที่สุดคือการทดสอบความบริสุทธิ์ของยาปฏิชีวนะ โดยการใช้อิเล็กโตรโฟรีซิสกับสารละลายที่มียาปฏิชีวนะในรูปของแถบกระดาษที่ชุบด้วยยาปฏิชีวนะหรือ เส้นเลือดฝอย – หลอดที่บางมาก – เต็มไปด้วยสารละลาย นักวิจัยสามารถแยกความแตกต่างระหว่างตัวยาปฏิชีวนะเองกับตัวใดตัวหนึ่งได้ สิ่งสกปรก พวกเขายังสามารถตรวจสอบความเข้มข้นของยาปฏิชีวนะ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้โดสที่ถูกต้อง การวิจัยยาปฏิชีวนะขยายไปสู่ขอบเขตของการทดสอบทางพันธุกรรม โดยระบุยีนที่อาจบ่งบอกถึงการดื้อต่อยาปฏิชีวนะที่เฉพาะเจาะจง

เช่นเดียวกับยาปฏิชีวนะ อิเล็กโตรโฟรีซิสมีประโยชน์ทั้งในการสร้างและผลิตวัคซีน วัคซีนมีวัตถุประสงค์เพื่อช่วยให้ร่างกายสร้างแอนติบอดีต่อเชื้อโรคที่อาจเป็นอันตรายได้ และอิเล็กโตรโฟรีซิสเป็นวิธีที่มีประโยชน์ในการตรวจหาแอนติบอดีเหล่านั้น นักวิจัยสามารถใช้เทคนิคนี้เพื่อเปรียบเทียบผลกระทบของวัคซีนหรือวัคซีนหลายรุ่นกับกลุ่มทดสอบจำนวนมากหรือตัวแปรอื่นๆ เมื่อวัคซีนอยู่ในขั้นตอนการผลิต อิเล็กโตรโฟรีซิสยังเป็นวิธีที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพในการทดสอบชุดการผลิตเพื่อความสม่ำเสมอและความบริสุทธิ์