Κατάλογος των Εφαρμογών της Ηλεκτροφόρησης

Ο ρόλος του ηλεκτρισμού στις βιολογικές διεργασίες είναι εξίσου σημαντικός με τον ρόλο του στην τεχνολογία, και αξιοποιείται στην επιστημονική χρήση με διάφορους λεπτούς και ενδιαφέροντες τρόπους. Μια τεχνική που χρησιμοποιείται ευρέως στη βιοχημεία είναι η ηλεκτροφόρηση, η χρήση ηλεκτρικού ρεύματος για τον χειρισμό μορίων πρωτεΐνης για μια σειρά βιοϊατρικής έρευνας, διαγνωστικούς και κατασκευαστικούς σκοπούς.

Πώς λειτουργεί η διαδικασία

Τα οργανικά μόρια έχουν συχνά θετικό ή αρνητικό φορτίο, το οποίο τα κάνει να ανταποκρίνονται σε ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Τα μόρια με θετικό φορτίο μεταναστεύουν προς τον αρνητικό πόλο του πεδίου και τα μόρια με αρνητικό φορτίο μεταναστεύουν προς τον θετικό πόλο. Τα μόρια με μεγαλύτερο φορτίο τείνουν να κινούνται πιο γρήγορα και να ταξιδεύουν μακρύτερα ενώ εφαρμόζεται το φορτίο. Ωστόσο, θα επιβραδυνθούν επίσης από την τριβή, η οποία με τη σειρά της επηρεάζεται τόσο από το μέγεθος και το σχήμα του μορίου όσο και από το μέσο που χρησιμοποιείται για τη δοκιμή. Ελέγχοντας το ηλεκτρικό ρεύμα και την τριβή που παρέχει το μέσο δοκιμής, οι ερευνητές μπορούν να δημιουργήσουν συνθήκες που διαχωρίζουν αποτελεσματικά τα βιομόρια, ώστε να μπορούν να απομονωθούν και να μελετηθούν. Επιτρέπει επίσης στους ερευνητές να εντοπίσουν τις διαφορές μεταξύ των μορίων παρατηρώντας πόσο επηρεάζονται από το ρεύμα. Είναι ένα χρήσιμο εργαλείο με μια σειρά από πειραματικές και βιοϊατρικές εφαρμογές, αλλά μερικές είναι ιδιαίτερα αξιοσημείωτες.

Ανάλυση DNA

Μια κορυφαία χρήση της ηλεκτροφόρησης είναι η αναγνώριση και η μελέτη θραυσμάτων DNA και DNA. Το DNA είναι αξιοσημείωτο για τη συνέπεια του αρνητικού φορτίου του, πράγμα που σημαίνει ότι το ηλεκτρικό ρεύμα ασκεί περίπου ίση δύναμη σε οποιοδήποτε τμήμα του DNA. Κάτω από αυτήν την πίεση, μεγαλύτερα και μικρότερα θραύσματα DNA αρχίζουν να διαχωρίζονται επειδή θα επηρεαστούν διαφορετικά από την τριβή από το μέσο δοκιμής. Το μέσο, ​​συνήθως μια γέλη αγαρόζης ή μια γέλη ακρυλαμιδίου «παγώνει» τα διαχωρισμένα τμήματα στη θέση τους όταν αφαιρείται το ρεύμα, γεγονός που τους επιτρέπει να εξεταστούν σε υψηλές αναλύσεις. Συχνά στο πήκτωμα προστίθενται παράγοντες χρώσης όπως το βρωμιούχο αιθίδιο για να διευκολύνουν την εμφάνιση και την ερμηνεία των αποτελεσμάτων.

Αλληλεπιδράσεις πρωτεϊνών και αντισωμάτων

Μια άλλη κοινή μορφή ηλεκτροφόρησης είναι η ανοσοηλεκτροφόρηση, η οποία αναλύει την παρουσία και τη συμπεριφορά ορισμένων πρωτεϊνών. Πολλές ιατρικές καταστάσεις, συμπεριλαμβανομένης της σκλήρυνσης κατά πλάκας, της νεφρικής νόσου και ορισμένων μορφών καρκίνου έχουν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία μη φυσιολογικών μορίων πρωτεΐνης. Αυτά μπορούν να ανιχνευθούν πραγματοποιώντας ηλεκτροφόρηση σε δείγματα ούρων ή αίματος και παρακολουθώντας τυχόν διακύμανση από τις κανονικές ποσότητες και τύπους πρωτεΐνης. Η ανοσοηλεκτροφόρηση μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση συγκεκριμένων πρωτεϊνών που ονομάζονται ανοσοσφαιρίνες, οι οποίες δρουν ως αντισώματα. Αυτά αποτελούν μέρος του ανοσοποιητικού συστήματος του σώματος και επιτίθενται σε ξένες πρωτεΐνες, όπως ιούς ή αλλεργιογόνα. Η ανάλυση αυτών των αντισωμάτων μπορεί να βοηθήσει στον εντοπισμό νέων θεραπειών για τη θεραπεία αυτών των εισβολέων και παρέχει επίσης πληροφορίες για καταστάσεις όπως οι αλλεργίες και οι αυτοάνοσες διαταραχές, οι οποίες μπορεί να προκύψουν από δυσλειτουργία αντισωμάτων.

Δοκιμές αντιβιοτικών

Η ηλεκτροφόρηση παίζει έναν αριθμό ρόλων στον έλεγχο των αντιβιοτικών. Ένα από τα πιο συνηθισμένα είναι ο έλεγχος της καθαρότητας ενός αντιβιοτικού. Εφαρμόζοντας ηλεκτροφόρηση σε διάλυμα που περιέχει το αντιβιοτικό με τη μορφή μιας χάρτινης λωρίδας εμποτισμένης με το αντιβιοτικό ή ενός τριχοειδούς - ένας πολύ λεπτός σωλήνας - γεμάτος με το διάλυμα, οι ερευνητές μπορούν να διαφοροποιήσουν το ίδιο το αντιβιοτικό και τυχόν ακαθαρσίες. Μπορούν επίσης να καθορίσουν πόσο συμπυκνωμένο είναι το αντιβιοτικό, το οποίο είναι κρίσιμο για την εφαρμογή ακριβών δόσεων. Η έρευνα για τα αντιβιοτικά επεκτείνεται στο πεδίο των γενετικών δοκιμών, εντοπίζοντας γονίδια που μπορεί να υποδεικνύουν αντοχή σε συγκεκριμένα αντιβιοτικά.

Δοκιμή εμβολίων

Όπως και με τα αντιβιοτικά, η ηλεκτροφόρηση είναι χρήσιμη τόσο στη δημιουργία όσο και στην παραγωγή εμβολίων. Ο σκοπός ενός εμβολίου είναι να βοηθήσει το σώμα να δημιουργήσει αντισώματα σε ένα δυνητικά επικίνδυνο παθογόνο και η ηλεκτροφόρηση είναι μια χρήσιμη μέθοδος για την ανίχνευση αυτών των αντισωμάτων. Οι ερευνητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν την τεχνική για να συγκρίνουν την επίδραση ενός εμβολίου ή πολλαπλών εκδόσεων ενός εμβολίου σε μεγάλο αριθμό υποκειμένων δοκιμής ή άλλες μεταβλητές. Μόλις ένα εμβόλιο είναι σε παραγωγή, η ηλεκτροφόρηση παρέχει επίσης έναν γρήγορο και αποτελεσματικό τρόπο δοκιμής των παρτίδων παραγωγής ως προς τη συνέπεια και την καθαρότητα.