ηλεκτροφόρηση

Μετακίνηση φορτισμένων κολλοειδών σωματιδίων υπό την επίδραση ηλεκτρικού πεδίου· τα θετικά φορτισμένα σωματίδια κατευθύνονται προς το αρνητικό ηλεκτρόδιο και τα αρνητικά φορτισμένα προς το θετικό. Η ταχύτητα μεταφοράς εξαρτάται από τον αριθμό των φορτίων που υπάρχουν πάνω σε ένα σωματίδιο· υπάρχει επομένως ένα χαρακτηριστικό μέγεθος για κάθε ουσία. Η η. είναι μια μέθοδος χημικής ανάλυσης που χρησιμοποιείται στην περίπτωση των κολλοειδών διασπορών και ιδιαίτερα χρήσιμη για τον διαχωρισμό των ουσιών πρωτεϊνικής φύσης. Οι πρώτες συσκευές για η. αποτελούνταν σχηματικά από έναν απλό σωλήνα σε σχήμα U, μέσα στον οποίο τοποθετούσαν το διάλυμα που θα εξεταζόταν και βύθιζαν τα δύο ηλεκτρόδια. Αργότερα, o Άρνε Τιζέλιους τελειοποίησε τα ηλεκτροφορητικά στοιχεία και απέφυγε μερικές ατέλειες των παλαιότερων συσκευών. Σε κάθε περίπτωση, με τη δίοδο του ρεύματος αρχίζει η μεταφορά των σωματιδίων και η εναπόθεση, στην περιοχή κάθε ηλεκτροδίου, των διάφορων ουσιών που υπάρχουν στο διάλυμα. Στον Τιζέλιους οφείλουμε κυρίως την τελειοποίηση των μεθόδων για την ποιοτική και ποσοτική ανάλυση των αποθέσεων που σχηματίζονται στο τέλος του φαινομένου. Μια τεχνική που έγινε παραδεκτή αργότερα είναι η η. χάρτου και λεπτής στιβάδας (ή κατά ζώνες) – λιγότερο ακριβής αλλά πολύ πιο απλή και εύκολη στην πράξη από τις προηγούμενες. Η απλούστερη διάταξη για την η. χάρτου αποτελείται από ένα ορθογώνιο λουτρό –συνήθως από πλαστική ύλη– το οποίο έχει δύο λεκανίδια σκαμμένα και τοποθετημένα κατά μήκος των μικρότερων πλευρών, ένα διαφανές κάλυμμα και συχνά μια εσωτερική διάταξη ψύξης ή θερμοστατική. Η ουσία που θα αναλυθεί τοποθετείται κατά μήκος, σε ευθεία λίγων εκατοστών, στην αρχή μιας χάρτινης ταινίας (με κανονικές διαστάσεις 31 εκ. μήκος και 4 εκ. πλάτος) τοποθετημένης σε ένα υποστήριγμα που βρίσκεται στο εσωτερικό του λουτρού, έτσι ώστε τα δύο άκρα να είναι βυθισμένα στα λεκανίδια όπου περιέχεται ένα ρυθμιστικό διάλυμα. Στον πυθμένα των λεκανιδίων βρίσκονται δύο ηλεκτρόδια που συνδέονται με μια πηγή σταθεροποιημένου συνεχούς ρεύματος. Το ηλεκτρικό κύκλωμα κλείνει με την ταινία που έχει διαβραχεί από το ρυθμιστικό διάλυμα. Εκτός από τους πολυάριθμους τύπους χάρτου χρησιμοποιούνται και ειδικές μεμβράνες από oξική κυτταρίνη και άλλα υλικά με ελάχιστο πάχος (περίπου 25 μικρών) με σκοπό να επιταχυνθεί η διακίνηση και έτσι να γίνουν σαφέστερες οι ζώνες. Πολύ συχνή είναι η χρήση των πηκτών διαχωρισμού, οι οποίες αποτελούνται από υλικά που έχουν την ικανότητα να πολυμερίζονται, όπως η αγαρόζη και η ακρυλαμίδη, και να σχηματίζουν πόρους, μέσα από τους οποίους διέρχονται τα μακρομόρια. Ο χρόνος που απαιτείται για μια κανονική η. χάρτου είναι περίπου 12 ώρες, ενώ σε φύλλα μεμβράνης είναι αρκετές 2,5 ώρες με τάση 200 V και 1,5 ώρα με τάση 400 V. Με τη δίοδο του ρεύματος, τα απλά συστατικά διακινούνται καθένα με τη δική του χαρακτηριστική ταχύτητα και αποτίθενται σε διαφορετικές αποστάσεις από το σημείο εκκίνησης. Το τελικό αποτέλεσμα είναι μια σειρά από ζώνες που μπορούν να αναλυθούν είτε ποιοτικά (με έγχρωμες αντιδράσεις) είτε ποσοτικά (ένταση του χρώματος, εμβαδόν της ζώνης). Για τον σκοπό αυτό η ταινία με τις ζώνες, που διασαφηνίζονται με τη χρήση χρωστικών ουσιών ή με χρωματικές αντιδράσεις, στεγνώνεται και εμβαπτίζεται σε λουτρό υγρής βαζελίνης για να γίνει διαφανής (διαφανοποίηση) και ύστερα τοποθετείται ανάμεσα σε δύο γυάλινες πλάκες, που εισάγονται σε ένα ειδικό χρωματόμετρο (πυκνόμετρο) εφοδιασμένο με διάταξη συνεχούς καταγραφικής μέτρησης. Τα δεδομένα της απορρόφησης καταγράφονται σε ένα διάγραμμα, όπου το ύψος των αιχμών είναι ανάλογο προς την ένταση του χρώματος των ζωνών. Για τον διαχωρισμό με η. επαρκούν ποσότητες ηλεκτρισμού μάλλον καθορισμένες, που αποδίδονται στο μέγεθος των κολλοειδών σωματιδίων. Η τεχνική αυτή απέδωσε ικανοποιητικά αποτελέσματα στην επιστημονική έρευνα και στην κλινική πρακτική. Ειδικές διατάξεις η. χρησιμοποιούνται για την ανάλυση του γενετικού υλικού (DNA). (Ιατρ.) Η αρχή της η. εφαρμόζεται στην ιατρική για τη μελέτη των πρωτεϊνών που βρίσκονται σε διάλυση στα βιολογικά υγρά. Με την η. του ορού του αίματος διαχωρίζονται οι πρωτεΐνες σε αλβουμίνη και σφαιρίνες α, β και γ· ορισμένες ποιοτικές και ποσοτικές μεταβολές των κλασμάτων αυτών είναι χαρακτηριστικές μερικών παθολογικών καταστάσεων, επιτρέποντας έτσι την ακριβή διάγνωσή τους με σχετικά εύκολη τεχνική. Η μέθοδος της η. χρησιμοποιείται επίσης για τον καθαρισμό μερικών ειδικών πρωτεϊνών, ενζύμων, πρωτεϊνικών ορμονών και μικροβιακών τοξινών. Συσκευή ηλεκτροφορητικής ανάλυσης. Μία ταινία από χαρτί τοποθετείται ανάμεσα σε δύο γυάλινες πλάκες με τα δύο άκρα της βυθισμένα σε ένα ρυθμιστικό διάλυμα. Στα ηλεκτρόδια εφαρμόζεται τάση 100-500 V. Το προς ανάλυση διάλυμα τίθεται κατά μήκος μιας γραμμής επί του χαρτιού (1): η δίοδος του ρεύματος καθορίζει μια διαφορική μεταφορά των συστατικών του μείγματος, τα οποία τελικά ανευρίσκονται σε ζώνες σαφώς διαχωρισμένες (2).

* * *

η

1. χημ. φαινόμενο κατά το οποίο πραγματοποιείται, υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου, μεταφορά τών φορτισμένων ηλεκτρικά τεμαχιδίων ενός κολλοειδούς συστήματος ή γαλακτώματος

2. ιατρ. φαινόμενο κατά το οποίο, υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου, πραγματοποιείται διαχωρισμός και ποσοτικός προσδιορισμός τών διαφόρων κλασμάτων τών πρωτεϊνών τού ορού τού αίματος.

[ΕΤΥΜΟΛ. Αντιδάνεια λ., πρβλ. αγγλ. electrophoresis < electro- (πρβλ. ηλεκτρο-) + -phoresis (πρβλ. φόρηση)].