Il ruolo dell'elettricità nei processi biologici è tanto importante quanto il suo ruolo nella tecnologia, ed è sfruttato per l'uso scientifico in un numero di modi sottili e interessanti. Una tecnica ampiamente utilizzata in biochimica è l'elettroforesi, l'uso di una corrente elettrica per manipolare le molecole proteiche per una serie di scopi di ricerca, diagnostica e produzione biomedica.

Come funziona il processo

Molecole organiche spesso hanno una carica positiva o negativa, che li induce a rispondere a una corrente elettrica. Le molecole con carica positiva migrano verso il polo negativo del campo e le molecole con carica negativa migrano verso il polo positivo. Le molecole con carica maggiore tendono a muoversi più velocemente e viaggiano più lontano mentre viene applicata la carica. Tuttavia, saranno anche rallentati dall'attrito, che a sua volta è influenzato sia dalla dimensione e dalla forma della molecola che dal mezzo utilizzato per il test. Controllando la corrente elettrica e l'attrito fornito dal mezzo di prova, i ricercatori possono creare condizioni che separano le biomolecole in modo efficiente, in modo che possano essere isolate e studiate. Permette inoltre ai ricercatori di identificare le differenze tra le molecole osservando quanto sono influenzate dalla corrente. È uno strumento utile con una gamma di applicazioni sperimentali e biomediche, ma alcuni sono particolarmente notevoli.

Analisi del DNA

Un uso principale dell'elettroforesi è nell'identificazione e nello studio di frammenti di DNA e DNA . Il DNA è notevole per la consistenza della sua carica negativa, il che significa che la corrente elettrica applica una forza approssimativamente uguale a qualsiasi porzione di DNA. Sotto questa pressione, frammenti di DNA sempre più piccoli iniziano a separarsi perché saranno influenzati in modo diverso dall'attrito del mezzo di prova. Il mezzo, solitamente un gel di agarosio o un gel di acrilammide "congela" i segmenti separati sul posto quando la corrente viene rimossa, il che consente loro di essere esaminati ad alta risoluzione. Agenti coloranti come l'etidio bromuro sono spesso aggiunti al gel per rendere più facile la visione e l'interpretazione dei risultati.

Interazioni di proteine ​​e anticorpi

Un'altra forma comune di elettroforesi è l'immunoelettroforesi, che analizza il presenza e comportamenti di alcune proteine. Molte condizioni mediche, tra cui la sclerosi multipla, la malattia renale e alcuni tipi di cancro, determinano la creazione di molecole proteiche anormali. Questi possono essere rilevati eseguendo l'elettroforesi su campioni di urina o sangue e osservando eventuali variazioni delle quantità e dei tipi di proteine ​​normali. L'immunoelettroforesi può anche essere utilizzata per rilevare proteine ​​specifiche chiamate immunoglobuline, che agiscono come anticorpi. Questi sono parte del sistema immunitario del corpo e attaccano le proteine ​​estranee, come virus o allergeni. L'analisi di questi anticorpi può aiutare a identificare nuove terapie per curare quegli invasori e fornisce anche informazioni su condizioni quali allergie e disordini autoimmuni, che possono derivare da anticorpi malfunzionanti.

Test degli antibiotici

L'elettroforesi suona un numero di ruoli nella sperimentazione di antibiotici. Uno dei più comuni è testare la purezza di un antibiotico. Applicando l'elettroforesi a una soluzione contenente l'antibiotico sotto forma di una striscia di carta impregnata con l'antibiotico o un capillare - un tubo molto sottile - riempito con la soluzione, i ricercatori possono distinguere tra l'antibiotico stesso e le eventuali impurità. Possono anche determinare la concentrazione dell'antibiotico, che è fondamentale per l'applicazione di dosaggi accurati. La ricerca sugli antibiotici si estende al regno dei test genetici, identificando i geni che potrebbero indicare la resistenza a specifici antibiotici.

Test dei vaccini

Come con gli antibiotici, l'elettroforesi è utile sia nella creazione che nella produzione di vaccini. Lo scopo di un vaccino è di aiutare l'organismo a generare anticorpi contro un agente patogeno potenzialmente pericoloso, e l'elettroforesi è un metodo utile per rilevare quegli anticorpi. I ricercatori possono utilizzare la tecnica per confrontare l'effetto di un vaccino o di più versioni di un vaccino su un gran numero di soggetti di test o altre variabili. Una volta che un vaccino è in produzione, l'elettroforesi fornisce anche un modo rapido ed efficace per testare i lotti di produzione per coerenza e purezza.