Перелік застосувань електрофорезу

Роль електроенергії в біологічних процесах настільки ж важлива, як і роль у технологіях, і вона використана для наукового використання різними тонкими та цікавими способами. Одним із методів, який широко використовується в біохімії, є електрофорез, використання електричного струму маніпулювати молекулами білка для цілого ряду біомедичних досліджень, діагностики та виробництва цілі.

Органічні молекули часто мають позитивний або негативний заряд, що змушує їх реагувати на електричний струм. Молекули з позитивним зарядом мігрують до негативного полюса поля, а молекули з негативним зарядом - до позитивного полюса. Молекули з більшим зарядом, як правило, рухаються швидше і рухаються далі, поки застосовується заряд. Однак вони також уповільнюються тертям, яке, в свою чергу, залежить як від розміру і форми молекули, так і від середовища, що використовується для тесту. Контролюючи електричний струм і тертя, що забезпечуються випробовуваним середовищем, дослідники можуть створити умови, які ефективно відокремлюють біомолекули, щоб їх можна було ізолювати та вивчити. Це також дозволяє дослідникам виявляти відмінності між молекулами, спостерігаючи, наскільки на них впливає струм. Це корисний інструмент із широким спектром експериментальних та біомедичних застосувань, але деякі особливо помітні.

Одне з основних напрямків використання електрофорезу - ідентифікація та дослідження ДНК та фрагментів ДНК. ДНК примітна консистенцією свого негативного заряду, що означає, що електричний струм застосовує приблизно однакову силу до будь-якої частини ДНК. Під цим тиском більші та менші фрагменти ДНК починають відокремлюватися, оскільки на них впливатиме тертя від досліджуваного середовища по-різному. Середовище, як правило, агарозний гель або акриламідний гель, "заморожує" відокремлені сегменти на місці при видаленні струму, що дозволяє досліджувати їх з високою роздільною здатністю. До гелю часто додають фарбувальні речовини, такі як бромід етидію, щоб полегшити перегляд і інтерпретацію результатів.

Ще однією поширеною формою електрофорезу є імуноелектрофорез, який аналізує наявність та поведінку певних білків. Багато медичних станів, включаючи розсіяний склероз, захворювання нирок та деякі види раку, призводять до створення аномальних білкових молекул. Їх можна виявити, проводячи електрофорез на зразках сечі або крові та спостерігаючи за будь-якими відхиленнями від нормальної кількості та видів білка. Імуноелектрофорез також може бути використаний для виявлення специфічних білків, званих імуноглобулінами, які діють як антитіла. Вони є частиною імунної системи організму і атакують чужорідні білки, такі як віруси або алергени. Аналіз цих антитіл може допомогти визначити нові способи лікування цих завойовників, а також пропонує розуміння таких станів, як алергія та аутоімунні розлади, які можуть бути наслідком неправильної роботи антитіла.

Електрофорез відіграє ряд ролей у тестуванні антибіотиків. Одне з найпоширеніших - це перевірка чистоти антибіотика. Застосовуючи електрофорез до розчину, що містить антибіотик, у вигляді паперової смужки, просоченої антибіотиком або капіляр - дуже тонка трубка - заповнена розчином, дослідники можуть розрізняти сам антибіотик та будь-який інший домішки. Вони також можуть визначити, наскільки концентрований антибіотик, що має вирішальне значення для застосування точних доз. Дослідження антибіотиків поширюються на сферу генетичного тестування, визначаючи гени, які можуть свідчити про стійкість до певних антибіотиків.

Як і антибіотики, електрофорез корисний як для створення, так і для виробництва вакцин. Мета вакцини - допомогти організму виробляти антитіла до потенційно небезпечного збудника, а електрофорез є корисним методом виявлення цих антитіл. Дослідники можуть використовувати цю техніку для порівняння ефекту вакцини або декількох версій вакцини для великої кількості випробуваних або інших змінних. Після виробництва вакцини електрофорез також забезпечує швидкий та ефективний спосіб перевірки виробничих партій на консистенцію та чистоту.