De rol van elektriciteit in biologische processen is net zo belangrijk als haar rol in technologie, en het is gebruikt voor wetenschappelijk gebruik op een aantal subtiele en interessante manieren. Een techniek die veel wordt gebruikt in de biochemie is elektroforese, het gebruik van een elektrische stroom om eiwitmoleculen te manipuleren voor een reeks van biomedisch onderzoek, diagnostische en productiedoeleinden.

Hoe het proces werkt

Organische moleculen hebben vaak een positieve of negatieve lading, waardoor ze reageren op een elektrische stroom. Moleculen met een positieve lading migreren naar de negatieve pool van het veld en moleculen met een negatieve lading migreren naar de positieve pool. Moleculen met een hogere lading hebben de neiging sneller te bewegen en verder te reizen terwijl de lading wordt aangebracht. Ze zullen echter ook worden vertraagd door wrijving, wat op zijn beurt wordt beïnvloed door zowel de grootte en de vorm van het molecuul als door het medium dat voor de test wordt gebruikt. Door de elektrische stroom en de wrijving van het testmedium te beheersen, kunnen onderzoekers omstandigheden creëren die biomoleculen efficiënt scheiden, zodat ze geïsoleerd en bestudeerd kunnen worden. Het stelt onderzoekers ook in staat om de verschillen tussen moleculen te identificeren door te observeren hoeveel ze worden beïnvloed door de stroom. Het is een handige tool met een reeks experimentele en biomedische toepassingen, maar een paar zijn vooral opvallend.

DNA-analyse

Een leidend gebruik van elektroforese is de identificatie en studie van DNA- en DNA-fragmenten. . DNA is opmerkelijk vanwege de consistentie van de negatieve lading, wat betekent dat de elektrische stroom ongeveer dezelfde kracht uitoefent op een deel van het DNA. Onder die druk beginnen grotere en kleinere DNA-fragmenten te scheiden omdat ze anders worden beïnvloed door wrijving van het testmedium. Het medium, meestal een agarosegel of een acrylamidegel, bevriest de gescheiden segmenten op hun plaats wanneer de stroom wordt verwijderd, waardoor ze met hoge resoluties kunnen worden onderzocht. Kleurstoffen zoals ethidiumbromide worden vaak aan de gel toegevoegd om het gemakkelijker te maken de resultaten te kunnen zien en interpreteren.

Eiwit- en antilichaaminteracties |

Een andere veel voorkomende vorm van elektroforese is immunoelektroforese, die de aanwezigheid en gedrag van bepaalde eiwitten. Veel medische aandoeningen, waaronder multiple sclerose, nierziekte en sommige kankers resulteren in de vorming van abnormale eiwitmoleculen. Deze kunnen worden gedetecteerd door elektroforese uit te voeren op urine- of bloedmonsters en door te kijken of er afwijkingen zijn van de normale hoeveelheden en soorten proteïnen. Immuno-elektroforese kan ook worden gebruikt voor het detecteren van specifieke eiwitten die immunoglobulinen worden genoemd en die als antistoffen werken. Deze maken deel uit van het immuunsysteem van het lichaam en vallen vreemde eiwitten aan, zoals virussen of allergenen. Analyse van deze antilichamen kan helpen bij het identificeren van nieuwe therapieën om die indringers te behandelen en biedt ook inzicht in aandoeningen zoals allergieën en auto-immuunziekten, die het gevolg kunnen zijn van slecht werkende antilichamen.

Antibiotica testen

Elektroforese speelt een aantal van rollen bij het testen van antibiotica. Een van de meest voorkomende is het testen van de zuiverheid van een antibioticum. Door elektroforese toe te passen op een oplossing die het antibioticum bevat in de vorm van een papieren strip geïmpregneerd met het antibioticum of een capillair - een heel dunne buis - gevuld met de oplossing, kunnen onderzoekers onderscheid maken tussen het antibioticum zelf en eventuele onzuiverheden. Ze kunnen ook bepalen hoe geconcentreerd het antibioticum is, wat cruciaal is voor het toepassen van nauwkeurige doseringen. Antibioticumonderzoek strekt zich uit tot het gebied van genetische testen, het identificeren van genen die op resistentie tegen specifieke antibiotica kunnen wijzen.

Vaccins testen

Net als bij antibiotica, is elektroforese nuttig bij zowel de productie als de productie van vaccins. Het doel van een vaccin is om het lichaam te helpen bij het genereren van antilichamen tegen een potentieel gevaarlijke ziekteverwekker, en elektroforese is een nuttige methode voor het detecteren van die antilichamen. Onderzoekers kunnen de techniek gebruiken om het effect van een vaccin of meerdere versies van een vaccin over een groot aantal proefpersonen of andere variabelen te vergelijken. Zodra een vaccin in productie is, biedt elektroforese ook een snelle en effectieve manier om productiebatches te testen op consistentie en zuiverheid.