الکتروفورز یک تکنیک آزمایشگاهی است که برای جداسازی مولکول‌های DNA و RNA یا پروتئین، براساس اندازه و بار الکتریکی آن‌ها استفاده می‌شود. در این تکنیک جریان الکتریکی از میان مولکول‌ها عبور می‌کند تا آن‌ها را برای جداسازی از طریق ژل به حرکت درآورد. سپس منافذ موجود در ژل مانند یک غربال عمل می‌کند و مولکول‌های کوچک‌تر را از مولکول‌های بزرگتر جدا می‌کند. در واقع با تنظیم شرایط طول الکتروفورز، می‌توان مولکول‌ها را در اندازه دلخواه جدا کرد.
الکتروفورز چیست؟
الکتروفورز یک تکنیک بسیار پرکاربرد است که در آن جریان الکتریکی به مولکول‌های بیولوژیکی اعمال می‌شود و قطعات کوچک‌تر و بزرگتر را جدا می‌کند. این تکنیک اولین بار در سال 1807 توسط اساتید روسی به نام‌های پیتر ایوانوویچ استراخوف و فردیناد فردریک رویس در دانشگاه مسکو با اعمال مداوم میدان الکتریکی به ذرات خاک رس پراکنده در آب و جا به جا شدن آن‌ها و بوجود آمدن یک پدیده الکتروکینتیک مشاهده شد. بنابراین، الکتروفورز را می‌توان به عنوان یک فرآیند الکتروکینتیکی تلقی کرد که در آن ذرات باردار موجود در یک سیال، با استفاده از میدان بار الکتریکی جدا می‌شوند. الکتروفورز کاتیون‌ها یا یون‌های با بار مثبت، گاهی اوقات با عنوان کاتافورز یا الکتروفورز کاتافورزیک و در مقابل، الکتروفورز آنیون‌ها یا یون‌های با بار منفی نیز گاهی اوقات با عنوان آنافورز یا الکتروفورز آنافورزیک نامیده می‌شوند.
کاربرد‌های الکتروفورز
الکتروفورز در پزشکی قانونی برای موارد زیر مورد استفاده قرار می‌گیرد:
- تعیین اندازه مولکول اسید نوکلئیک
- جدا شدن DNA برای بلاتینگ جنوبی
- جدا شدن RNA برای بلاتینگ شمالی
- جدا شدن پروتئین برای بلاتینگ غربی
- جداسازی و تجزیه و تحلیل محصولات PCR
- تشخیص و تجزیه و تحلیل تغییرات یا جهش در توالی
- از جمله کاربرد‌های بالینی الکتروفورز نیز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- الکتروفورز پروتئین سرم
- نظارت بر ملکول‌های کوچک
- تشخیص هموگلوبینوپاتی‌ها و هموگلوبین A1c
- تجزیه و تحلیل مایع مغزی نخاعی
- تجزیه و تحلیل ادرار
- تجزیه و تحلیل لیپوپروتئین
- ژنوتیپ پروتئین
- تعیین فنوتیپ‌های پروتئین سرم و مکرو هتروژنر
اساس کار الکتروفورز
جداسازی بار بین سطح یک ذره و سیال اطراف آن، اصل اساسی الکتروفورز است. در واقع، یک میدان الکتریکی اعمال شده بر روی چگالی بار ایجاد شده اثر می‌گذارد و باعث می‌شود ذرات از سیال‌های اطراف خود جدا شود. در این تکنیک، مولکول‌های باردار با توجه به بار خود در یک انتهای میدان قرار می‌گیرند و میدان الکتریکی اعمال می‌شود. سپس بسته به نوع باری که مولکول‌ها دارند به سمت الکترود‌های مخالف حرکت می‌کنند. لازم به ذکر است که تحرک ذرات یونی توسط اندازه، شکل و بار مولکولی که در طول الکتروفورز ثابت می‌ماند، تعیین می‌شود. سرعت جابجایی و مهاجرت یک یون در یک محیط نگهدارنده تحت تاثیر میدان الکتریکی به عواملی از جمله بار خالص مولکول، اندازه و شکل مولکول، قدرت میدان الکتریکی، ویژگی‌های محیط حمایتی و دمای عمل بستگی دارد. همچنین از جمله عوامل موثر بر الکتروفورز نیز می‌توان به عوامل ذاتی، محیط خارجی، وزن مولکولی، میدان الکتریکی، دمای عملیات، چگالی بار مولکول، PH محلول، شکل آن، بزرگی بار یک مولکول و… اشاره کرد.
انواع الکتروفورز
در یک دسته بندی کلی می‌توان الکتروفورز را به دو دسته الکتروفورز زون و الکتروفورز مرز متحرک تقسیم کرد. الکتروفورز زون شامل الکتروفورز کاغذی، الکتروفورز ژل، الکتروفورز لایه نازک و الکتروفورز استات سلولز و الکتروفورز مرز متحرک نیز شامل الکتروفورز مویرگی، ایزوتااکوفورزیس، فوکوس ایزوالکتریک و ایمونو الکتروفورز می‌شوند.
علاوه بر مواردی که گفته شد، از جمله دیگر الکتروفورز‌ها می‌توان به الکتروفورز ژل دال، الکتروفورز دیسکی، الکتروفورز با تمرکز ایزوالکتریک، الکتروفورز دوبعدی، الکتروفورز میدان پالسی و ایزوتااکوفورزیس نیز اشاره کرد.
نتیجه گیری
الکتروفورز که به عنوان یک پدیده الکتروکینتیک نیز شناخته می‌شود، شامل میدان الکتریکی، محیط حمایت‌کننده و محلول بافر است که در پزشکی قانونی و موارد بالینی کاربرد‌های بسیار زیادی دارد. این پدیده الکتروکینتیک، یک تکنیک جداسازی است که می‌تواند ذرات باردار مولکول‌ها را براساس حرکتشان در یک میدان الکتریکی مشخص جدا کند. الکتروفورز‌ها انواع بسیار مختلفی دارند و در یک دسته بندی کلی می‌توان آن‌ها را به دو دسته الکتروفورز زون و الکتروفورز مرز متحرک تقسیم کرد که هر کدام نیز دارای زیر مجموعه‌هایی می‌باشند.
منبع: unacademy