Ηλεκτροφόρηση εναντίον Ηλεκτροόσμωσης
Οι μέθοδοι φυσικού διαχωρισμού όπως το φιλτράρισμα, η απόσταξη, η χρωματογραφία στήλης δεν είναι εύκολες μέθοδοι όσον αφορά τον διαχωρισμό ορισμένων μορίων. Η ηλεκτροφόρηση και η ηλεκτροόσμωση είναι δύο άλλες τεχνικές διαχωρισμού που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον διαχωρισμό φορτισμένων σωματιδίων.
Τι είναι η Ηλεκτροφόρηση;
Η ηλεκτροφόρηση είναι μια τεχνική διαχωρισμού μορίων με βάση τα μεγέθη τους. Θεμελιώδης για αυτόν τον διαχωρισμό είναι το φορτίο του μορίου και η ικανότητά του να κινούνται σε ένα ηλεκτρικό πεδίο. Αυτή είναι η πιο κοινή και κύρια τεχνική στη μοριακή βιολογία για τον διαχωρισμό των μορίων, ιδιαίτερα του DNA και των πρωτεϊνών. Αυτό χρησιμοποιείται κυρίως επειδή είναι σχετικά εύκολο και φθηνό. Η συσκευή για την ηλεκτροφόρηση μπορεί να είναι λίγο περίπλοκη και η προετοιμασία της απαιτεί κάποιο χρόνο. Μπορούμε όμως εύκολα να φτιάξουμε μια συσκευή ηλεκτροφόρησης από τα πράγματα που έχουμε στο εργαστήριο. Οι τεχνικές ηλεκτροφόρησης μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με τους σκοπούς μας. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μονοδιάστατη ηλεκτροφόρηση για τον διαχωρισμό DNA ή πρωτεΐνης. Η δισδιάστατη ηλεκτροφόρηση χρησιμοποιείται όταν απαιτούνται περισσότερα αναλυμένα δείγματα (όπως στην περίπτωση της δακτυλικής εκτύπωσης). Ένα πήκτωμα χρησιμοποιείται ως μέσο υποστήριξης για τον διαχωρισμό των μορίων. Αυτό το τζελ μπορεί να παρασκευαστεί ως επίπεδα φύλλα ή σε σωλήνες. Βάση αυτής της διαδικασίας είναι ο διαχωρισμός των μορίων ανάλογα με τον ρυθμό κίνησής τους μέσω μιας γέλης όταν παρέχεται ένα ηλεκτρικό πεδίο. Τα αρνητικά φορτισμένα μόρια όπως το DNA τείνουν να ταξιδεύουν προς τον θετικό πόλο σε αυτό το ηλεκτρικό πεδίο, ενώ τα θετικά φορτισμένα μόρια τείνουν να ταξιδεύουν στον αρνητικό πόλο. Δύο τύποι πηκτωμάτων χρησιμοποιούνται στην ηλεκτροφόρηση ως αγαρόζη και πολυακρυλαμίδιο. Αυτά τα δύο έχουν διαφορετικές εξουσίες επίλυσης. Το πήκτωμα λειτουργεί ως κόσκινο για να φιλτράρει τα διαφορετικά μεγέθη των μορίων. Τα ηλεκτροστατικά φορτία που δημιουργούνται στη γέλη λειτουργούν ως δύναμη.
Ο διαχωρισμός εξαρτάται από την κινητικότητα των ιόντων.
F=fv=ZeE
V=ZeE/ f
F=δύναμη που επενεργεί σε ένα σωματίδιο
f=συντελεστής τριβής
V=μέση ταχύτητα μετανάστευσης
Z=φορτίο του μεταναστευτικού σωματιδίου
e=στοιχειώδης χρέωση
E=ένταση του ηλεκτρικού πεδίου
Οι απαραίτητες συνθήκες για την ηλεκτροφόρηση είναι σχετικά απλές. Κατά την κατασκευή της γέλης και τη λειτουργία του δείγματος, χρησιμοποιείται ένα ρυθμιστικό διάλυμα. Για σκοπούς απεικόνισης χρησιμοποιούνται δείκτες και βαφές.
Τι είναι η Ηλεκτρόσμωση;
Αυτή είναι η διαδικασία κίνησης ενός υγρού μέσα από ένα υλικό χρησιμοποιώντας ένα εφαρμοσμένο ηλεκτρικό πεδίο. Η κίνηση μπορεί να γίνει μέσω ενός πορώδους υλικού, κατά μήκος ενός τριχοειδούς, μεμβράνης κ.λπ. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως τεχνική διαχωρισμού (ειδικά τριχοειδής ηλεκτροόσμωση). Η ταχύτητα του υγρού είναι γραμμικά ανάλογη με το εφαρμοζόμενο ηλεκτρικό πεδίο. Εξαρτάται επίσης από το υλικό που χρησιμοποιείται για την κατασκευή του καναλιού και τη λύση που χρησιμοποιείται. Στη διεπαφή, το διάλυμα και το υλικό έχουν αποκτήσει αντίθετα φορτία και, αυτό είναι γνωστό ως ηλεκτρικό διπλό στρώμα. Όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικό πεδίο στο διάλυμα, το ηλεκτρικό διπλό στρώμα κινείται με την προκύπτουσα δύναμη Coulomb. Αυτό είναι γνωστό ως ηλεκτρο-ωσμωτική ροή.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Ηλεκτροφόρησης και Ηλεκτρο-όσμωσης;
• Στην ηλεκτροφόρηση, τα στερεά σωματίδια (μακρομόρια όπως νουκλεϊκά οξέα ή πρωτεΐνες) μετακινούνται χρησιμοποιώντας ηλεκτρικό πεδίο. Αλλά στην ηλεκτροόσμωση ένα υγρό κινείται.
• Στην ηλεκτροφόρηση, το στερεό υλικό στήριξης είναι ένα gel. Αλλά ηλεκτρο-όσμωση μπορεί να είναι τζελ, μεμβράνη, τριχοειδές κ.λπ.
