Принцип действия электрофорез: что это за процедура? Показания и противопоказания к применению

ЭЛЕКТРОФОРЕЗ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ВЕЩЕСТВ | Поликлиника ЦКБ РЖД-Медицина

Электрофорез лекарственных веществ – особый электрофармакологический метод, основанный на сочетанном использовании постоянного тока и вводимых с его помощью лекарственных веществ. Из электрических токов для лекарственного электрофореза применяются гальванический (в 80-85 %), диадинамические, синусоидальные модулированные (в выпрямленном режиме), прямоугольный импульсный и флюктуирующий (форма № 3) токи.

Механизм физиологического воздействия

      При электрофорезе лекарственные вещества в организм проникают через выводные протоки потовых и сальных желез, межклеточные промежутки, волосяные фолликулы и в меньшей степени – чресклеточно. Во время процедуры лекарственные вещества проникают неглубоко: сразу после элекрофореза основная часть лекарства обнаруживается в эпидермисе и дерме, создавая депо. Однако от процедуры к процедуре глубина электрогенного перемещения вводимого препарата возрастает. К тому же следует иметь в виду, что за счет диффузии часть лекарственных веществ быстро достигает кровеносных и лимфатических сосудов, разносясь ко всем органам и тканям. Весьма важно, что из кровотока лекарственные вещества вторично поступают преимущественно в органы и ткани, расположенные в зоне проведения процедуры. Это обосновывает целесообразность использования лекарственного электрофореза для лечения как поверхностно, так и глубоко расположенных патологических процессов, а также заболеваний внутренних органов.

      Действие лекарственного электрофореза как электрофармакологического метода складывается из сочетанного действия физического фактора (гальванический или другие токи) и введенного лекарственного вещества. Ответная реакция организма при этом не является простой суммацией эффектов, вызванных этими двумя факторами, составляющими единый терапевтический комплекс. Она значительно сложнее и разнообразнее. Важно помнить, что действие вводимых электрофорезом лекарств развивается несколькими путями (рефлекторное, местное и гуморальное) и, варьируя технику и методику проведения процедуры, ими можно управлять.

Особенности и достоинства лекарственного электрофореза:

1. Лекарственные вещества, вводимые электрофорезом, задерживаются в поверхностных слоях кожи и образуют здесь так называемое кожное депо ионов. В нем лекарства могут сохраняться от 12-24 ч до 15-20 суток (адреналин, цинк, медь и др.). Задержка введенных веществ в кожном депо способствует их более длительному действию и медленному выведению из организма.

2. Метод лекарственного электрофореза позволяет создавать высокую локальную (в патологическом очаге) концентрацию препарата, не насыщая им весь организм. Согласно имеющимся данным, после электрофореза содержание лекарств в тканях области воздействия в несколько раз выше, чем после общепринятых способов введения той же дозы препарата.

3. В отличие от инъекционных способов введения электрофорез позволяет доставить лекарства к патологическому очагу, в котором имеются нарушения микроциркуляции и регионарного кровообращения в виде капиллярного стаза, тромбоза сосудов, инфильтрации и некроза. Такие патологические очаги плохо поддаются лечению традиционными фармакотерапевтическими методами, т.к. поступление лекарственных веществ в них затруднено. При электрофорезе же лекарственные вещества могут поступать в патологический очаг не только гематогенным, но и электрогенным путем.

4. При электрофорезе побочные и аллергические реакции наблюдаются во много раз реже, чем при пероральном или парентеральном применении этих же лекарств. Уменьшение или полное отсутствие побочных реакций при электрофорезе обусловлено рядом причин: невысокой концентрацией лекарства в крови; введением их в наиболее чистом виде; положительным влиянием физического фактора на общую реактивность и иммунобиологический статус организма и др

5. При электрофорезе в организм вводятся только те лекарственные ионы или ингредиенты лекарств, на терапевтическое действие которых рассчитывают. Противоионы и различные примеси, которые могут тормозить действие основного лекарственного иона, в организм при этом не попадают, а остаются на прокладке.

6. В соответствии с сущностью метода при электрофорезе в организм лекарства поступают в виде ионов. И это очень важно, т.к. в ионной форме лекарства значительно активнее, чем в молекулярной, в которой они вводятся при обычных способах их применения.

7. Многих пациентов, прежде всего детей, пожилых пациентов привлекает абсолютная безболезненность метода при его правильном проведении.

8. При лекарственном электрофорезе исключается введение в организм растворителя. Это немаловажное достоинство метода, ибо вводимый при других способах лекарственной терапии растворитель деформирует кожу, нарушает микроциркуляцию и метаболизм в ней, может служить причиной развития постинъекционных инфильтратов.

9. При всей важности приведенных выше особенностей метода все же основным достоинством лекарственного электрофореза, думается, является то, что лекарственное вещество здесь действует на фоне различных, имеющих терапевтическое значение изменений, вызываемых используемым электрическим током. Именно благодаря этому отчетливое специфическое и выраженное лечебное действие вводимых электрофорезом лекарств проявляется при более низких концентрациях, которые при обычных путях их введения были бы малоэффективны.

      Продолжительность процедуры зависит от локализации воздействия и вида используемого тока. При общих и сегментарно-рефлекторных методиках она обычно не превышает 15-20 мин, а при местных процедурах – 30-40 мин. Использование флюктуирующих или синусоидальных модулированных токов (в выпрямленном режиме) требует некоторого уменьшения продолжительности лекарственного электрофореза, а при проведении его по методике электросна длительность воздействия, наоборот, обычно удлиняется. Курс лечения лекарственным электрофорезом в зависимости от тяжести состояния больного может быть различным по продолжительности: от 10-12 до 16-20 процедур, проводимых ежедневно или через день.

Показания:

      Для лекарственного электрофореза определяются фармакотерапевтическими свойствами вводимого препарата, а также показаниями к использованию физического фактора (гальванического или других постоянных токов). В связи с широким перечнем лекарств, пригодных для электрофореза, и разнообразием используемых электрических токов показания для назначения метода весьма разнообразны.

В принципе трудно найти заболевание, при котором не мог бы быть назначен лекарственный электрофорез. Наиболее целесообразно лекарственный электрофорез применять при тех заболеваниях, при которых показаны как лекарственные вещества, так и используемый при этом электрический ток.

Противопоказания:

• индивидуальная непереносимость лекарственного вещества,
• противопоказания к использованию лекарства и самого электрического тока

Запись на процедуры в физиотерапевтическое отделение нашей поликлиники проводится в любое удобное для Вас время по телефонам:

(499) 262-11-29, 262-93-61

Перейти в разделы:

Физиотерапевтическое отделение>>

Водогрязелечение

Ванны

Душ

SPA-терапия

Иглорефлексотерапия

Косметология

Санаторий им. В.В. Володарского в Пензе

Точно в цель

Терапевтический метод доставки лекарственного средства в организм человека при помощи электрического тока получил название электрофорез, поскольку имеет принцип действия, основанный на одноименном электрокинетическом явлении. При этом в медицинской среде электрофорез признан одним из наиболее эффективных методов физиотерапии.

Среди преимуществ данной процедуры — возможность точечного введения одного или нескольких препаратов одновременно, значительное снижение общего токсического действия лекарства на человека. Кроме того, электрофорез не нарушает нормальную жизнедеятельность тканей и является нетравматическим способом доставки активного вещества непосредственно к очагу поражения.

Показания

• 
  заболевания дыхательной системы: бронхиальная астма, пневмония, острый и хронический бронхит, трахеит, плеврит;

• 
  заболевания ЛОР органов: ринит, фарингит, тонзиллит, отит, гайморит, фронтит;

• 
  заболевания желудочно-кишечного тракта: гастрит, язвенная болезнь

• 
  желудка и 12-перстной кишки, холецистит, панкреатит, колит;

• 
  заболевания сердечно-сосудистой системы: гипертоническая болезнь, гипотония, атеросклероз, стенокардия, варикозное расширение вен;

• 
  заболевания мочеполовой системы женщин и мужчин: пиелонефрит, цистит, уретрит, простатит и др.;

• 
  заболевания нервной системы: невриты, невралгии, радикулит, мигрень, бессонница; плексит и проч.;

• 
  заболевания опорно-двигательной системы: остеохондроз, остеоартроз, артриты и полиартриты, спондилез, вывихи и переломы;

• 
  заболевания эндокринной системы: сахарный диабет;

• 
  кожные заболевания: ожоги, акне, себорея, рубцы, псориаз, трофические язвы, пролежни, дерматит, фолликулит, фурункулез;

• 
  глазные заболевания: иридоциклит, увеит, конъюнктивит, блефарит,кератит;

• 
  стоматологические заболевания: стоматит, гингивит, пародонтит, пародонтоз;

• 
  послеоперационная реабилитация.

В ходе процедуры достигается ряд важных лечебных эффектов — снижается интенсивность воспалительного процесса, устраняется болевой синдром, стимулируется выработка биологически активных веществ. Электрофорез оказывает противоотечное действие, имеет успокаивающее действие, активизирует защитные силы организма.

Специалисты санатория им. В.В. Володарского строго руководствуются показаниями к электрофорезу, четко соблюдают технику выполнения процедуры. Стоит учитывать, что этот метод физиотерапии имеет местное отсроченное действие, наступающее в течение суток. Поэтому важно соблюдать периодичность сеансов. Это легко сделать в

условиях санаторного стационара в окружении заботливого персонала нашего санатория.

Электрофорез

Предоставляя свои персональные данные Пользователь даёт согласие на обработку, хранение и использование своих персональных данных на основании ФЗ № 152-ФЗ«О персональных данных» от 27.07.2006 г. в следующих целях:

• Осуществление клиентской поддержки
• Получения Пользователем информации о маркетинговых событиях
• Проведения аудита и прочих внутренних исследований с целью повышения качества предоставляемых услуг.

Под персональными данными подразумевается любая информация личного характера, позволяющая установить личность Пользователя/Покупателя такая как:

• Фамилия, Имя, Отчество
• Дата рождения
• Контактный телефон
• Адрес электронной почты
• Почтовый адрес

Персональные данные Пользователей хранятся исключительно на электронных носителях и обрабатываются с использованием автоматизированных систем, за исключением случаев, когда неавтоматизированная обработка персональных данных необходима в связи с исполнением требований законодательства.

Компания обязуется не передавать полученные персональные данные третьим лицам, за исключением следующих случаев:

• По запросам уполномоченных органов государственной власти РФ только по основаниям и в порядке, установленным законодательством РФ
• Стратегическим партнерам, которые работают с Компанией для предоставления продуктов и услуг, или тем из них, которые помогают Компании реализовывать продукты и услуги потребителям. Мы предоставляем третьим лицам минимальный объем персональных данных, необходимый только для оказания требуемой услуги или проведения необходимой транзакции.

Компания оставляет за собой право вносить изменения в одностороннем порядке в настоящие правила, при условии, что изменения не противоречат действующему законодательству РФ. Изменения условий настоящих правил вступают в силу после их публикации на Сайте.

Физиотерапия и особенности ее воздействия на организм

Основной принцип современных медицинских методик заключается в том, чтобы, воздействуя на организм, не навредить пациенту. Здесь следует особое место отвести физиотерапии, получившей большую популярность. К ней хорошо относятся медики разных профилей, так как она использует методы лечения без химических и лекарственных средств.

Особенности физиотерапевтического воздействия на организм

Главной характерной особенностью физиотерапии является лечение с использованием физического воздействия на организм больного человека. Это могут быть различного рода излучения, токи, массаж, ультразвук, лазер.

Под воздействием физиотерапевтических методик укрепляется иммунная система и запускаются в действие внутренние резервы организма. В результате усиливаются процессы заживления ран, исчезают воспалительные процессы, организм естественным путем достигает выздоровления.

Хорошо зарекомендовавшие себя виды аппаратной физиотерапии

В перечень самых популярных методов аппаратной физиотерапии вошли:

1. Магнитотерапия. Эта методика базируется на воздействии на организм магнитного переменного поля, излучающего волны низкой частоты. Благодаря компьютерному обеспечению допускается установка индивидуальной программы под пациента.

Под воздействием магнитного поля происходит:

— устранение воспалительных процессов;

— снятие болевого ощущения;

— нормализация работы лимфотока и кровеносных сосудов;

— понижение артериального давления;

— устранение отечности;

— улучшение работы надпочечников.

2. Лазеротерапия. Она является самым перспективным направлением в медицине. В основу данного метода заложено глубокое проникновение лазерного луча в заданную область тела с целью активизации обменного и регенерирующего процесса для заживления пораженных тканей.

Широкое применение сегодня получила лазерная физиотерапия, предполагающая введение лазерного луча в вену для воздействия на кровь. Эта процедура стимулирует процесс кроветворения, усиливает метаболизм, укрепляет иммунитет, улучшает транспортную функцию крови.

3. Гальванизация. Данный метод представляет собой аппаратное воздействие непрерывного тока небольшой силы и напряжения на тело человека через контактные электроды.

Гальванизация чаще всего назначается к применению в воротниковой области, в назальной зоне и в области радикулита.

Эффективность такой методики лечения проявляется при:

— неврастении, вегетососудистой дистонии, травмах нервной системы;

— сердечно-сосудистых заболеваниях;

— проблемах в работе ЖКТ;

— глазных болезнях;

— ЛОР-заболеваниях;

— различных артритах.

4. Лекарственный электрофорез. Эта популярная и высокоэффективная методика предполагает воздействие на организм постоянного тока низкой силы в сочетании с лекарственными препаратами. Научно доказано и подтверждено практикой, что действие лекарственных веществ, приобретающих ионный вид от тока, становится более эффективным.

Прибегая к электрофорезу достигается следующий результат:

— снимается воспалительный процесс;

— проявляется рассасывающее действие;

— обеспечивается местный анастезирующий эффект;

— усиливается кровоснабжение и проводимость нервных волокон;

— стабилизируется работа вегетативной и нервной системы;

— снижается в периферии патологическая импульсация.

Электрофорез позволяет избежать проявления неблагоприятных побочных эффектов от медпрепарата, так как не допускает его попадания в ЖКТ.

Теперь вы знаете о сути физиотерапии и о самых популярных ее видах, которые активно применяются сегодня в медицинской практике.

Клиника физиотерапии в Москве — записаться на сеанс к физиотерапевту

Физиотерапия – это широкий раздел медицины, изучающий и применяющий различные методы физического воздействия на организм человека в лечебных целях. Свое наибольшее распространение физиотерапия получила в реабилитации после травм и лечении заболеваний опорно-двигательного аппарата: артрита, артроза, остеохондроза, межпозвонковой грыжи, тендинита. Как правило, лечение физиотерапией проводят в сочетании с другими методами воздействия: массажем, лечебной физкультурой, остеопатией и мануальной терапией. Именно при комбинировании физиотерапии удается не только снять боль и устранить симптомы, но и запустить восстановительные процессы и вылечить болезнь.

РАЗНОВИДНОСТИ ФИЗИОТЕРАПИИ

В нашем медцентре выполняется преимущественно физиотерапия суставов и позвоночника, однако на этом её показания не ограничиваются. Использование современных технологий позволяет безопасно применять десятки различных физических процессов, при помощи специальных устройств. Перечислим основные:

• Электромагнитное поле. Используется при магнитотерапии, УВТ-терапии, магнитофорезе.
• Электрические токи. На воздействии токами основан принцип работы дарсонвализации, гальванизации, электромиостимуляции, электрофореза, СМТ-терапии.
• Акустические (звуковые) волны. Применяются в ударно-волновой терапии, ультразвуковой терапии, фонофорезе.
• Световые волны. Оказывают лечебное воздействие на кожу и психоэмоциональное состояние человека. На излучении света основан принцип работы фототерапии, лазеротерапии, цветотерапии, кварцевых ламп.
• К процедурам физиотерапии также относят грязелечение, криотерапию (лечение холодом), баротерапию (лечение давлением) и оксигенобаротерапию (повышенное насыщение кислородом под высоким давлением), лечение минеральными водами, водные процедуры, тепловое воздействие. В целом большинство из них воздействуют на сосуды и ткани человека, усиливают кровообращение, способствуют выделению лечебных веществ и гормонов, ускоряют рост клеток.

Некоторые из перечисленных видов воздействия сочетают в себе как физиотерапию, так и фармакологию. К ним относят электрофорез, фонофорез, магнитофорез и другие виды «форезов». Физическое воздействие на кожу в сочетании с аппликацией лекарственных средств усиливает их лечебный эффект за счет более интенсивного и глубокого проникновения сквозь кожу.

КТО ПРОВОДИТ ЛЕЧЕНИЕ?

Физиотерапевтическое лечение осуществляет врач-физиотерапевт. При этом назначает сеанс физиотерапии пациенту врач-специалист, и направляет к физиотерапевту. Он уже в свою очередь определяет интенсивность воздействия, ставит точный диагноз и следит за ходом выполнения процедуры, а также удостоверяется в отсутствии противопоказаний к применению физиотерапии.

Лекарственный электрофорез и гальванизация в Оренбурге

Цена от

1500 руб

Продолжительность сеанса

30 мин

Рекомендуемое количество процедур

10 — 20

Клиника комплексной медицины «Глория» проводит процедуры гальванизации и лекарственного электрофореза в Оренбурге. В распоряжении специалистов клиники только современное оборудование и качественные препараты, воспользоваться которыми Вы можете выбрав комфортный график посещения.

Электрофорез

• Эффективная физиотерапия
• Лечение при помощи импульсов

Записаться на прием

Принцип действия

Лечебный электрофорез – это воздействие на организм постоянным электрическим током в сочетании с введением через кожу или слизистые оболочки разнообразных лекарственных веществ.

Электрофорез является развитием одной из наиболее распространенных и высокоэффективных процедур в физиотерапии — гальванизации. Осуществляется она за счет работы специального прибора, обеспечивающего подачу слабого электрического тока (силой до 50 мА и напряжением до 80 В) через наложенные на тело пациента электроды.

Различные методики позволяют добиться различных эффектов:

• снижение или наоборот повышение определенных функций тканей организма;
• улучшение капиллярного кровообращения;
• выраженный болеутоляющий эффект;
• стимуляция восстановления пораженных органов.

Принцип метода электрофореза совмещает вышеуказанное воздействие с нанесением на электроды лекарственных средств (в виде раствора или геля). Благодаря такому совмещению достигается внедрение лекарств через кожные и слизистные оболочки в организм через межклеточные пространства, сальные и потовые железы в виде положительных или отрицательных частиц (катионов и анионов). Лекарственная доза при электрофорезе невысока: всего 2-10% от общего объема лекарства, содержащегося на прокладке. Но благодаря способу внедрения, эффективность действия медикаментов существенно повышается, ведь становится возможным введение небольших концентраций препаратов непосредственно в патологический очаг, с минимальным системным влиянием, при этом обеспечивается их пролонгированное действие.

Стоимость процедур

Показания

В физиотерапии электрофорез является наиболее популярным методом, так как оказывает на организм больного множество положительных эффектов:

• Снижает интенсивность воспалительного процесса
• Оказывает противоотечное действие
• Устраняет болевой синдром
• Расслабляет повышенный мышечный тонус
• Производит успокаивающее действие
• Улучшает микроциркуляцию
• Ускоряет процесс регенерации тканей
• Стимулирует выработку биологически активных веществ (например, витамины, микроэлементы, гормоны)
• Активирует защитные силы организма

Противопоказания

Несмотря на ряд преимуществ перед другими способами доставки препаратов и широкий спектр показаний, лекарственный электрофорез имеет и ряд противопоказаний к применению:

• Злокачественные новообразования
• Проблемы с сердцем (недостаточность, использование кардиостимулятора)
• Воспалительный процесс в острой форме
• Тяжелая форма бронхиальной астмы
• Кожные заболевания (дерматит, экзема, нарушения чувствительности и т.д.)
• Открытые раны и рубцы (в том числе и от перенесенных недавно операций) *
• Непереносимость электрического тока либо аллергии на препарат, вводимый при процедуре
• Заболевания кровеносной системы (склонность к кровотечениям различной природы)
• Лихорадка
• Меструальное кровотечение *

Отзывы пациентов об электрофорезе

Положительные сдвиги небольшие ощутила. Неприятные ощущения в области левого яичника … исчезли и не возвращались в течение нескольких месяцев … Зато я могу с точностью утверждать, что витамин В1 положительно на меня воздействовал в плане эмоционального состояния. После процедуры у меня резко поднималось настроение, я становилась более бодрой, исчезала утомляемость. Рекомендую электрофорез качестве профилактики гинекологических заболеваний и не только.

SimBall

Читать отзыв на irecommend.ru

В обоих наших случаях курс электрофореза дал быструю положительную динамику. Никаких побочных эффектов замечено не было. Процедура не доставляет детям значительных неудобств. Из минусов: для совсем маленьких деток бывает сложно спокойно пролежать необходимое время. …если врач назначил вам электрофорез, делайте — не сомневайтесь

Linkiss

Читать отзыв на irecommend.ru

Эффективность

Результативность электрофореза подтверждается многочисленными клиническими исследованиями.

Как уже говорилось выше, данный метод значительно повышает эффективность доставки действующего вещества в нуждающуюся область. Это достигается благодаря доставке напрямую в ткани организма, минуя желудочно-кишечный тракт, печень и почки.

Еще одним плюсом является ионизация лекарства. Причем, в зависимости от медикаментозного средства, возможно совмещение двух растворов (на катоде и аноде соответственно).

Также положительным моментом служит формирование так называемого депо препарата, то есть оно надолго задерживается в прилегающих тканях и обеспечивает пролонгированное воздействие на зону.

И конечно нельзя не отметить уменьшение вероятности аллергических реакций и неинвазивность (отсутствие повреждений кожных покровов и слизистых оболочек) метода в отличие от инъекций.

Ну и, конечно же, не стоит забывать про положительные эффекты гальванизации электрическим током.

Записаться на приём

Процедуры гальванизации и электрофореза проводятся по предварительной записи после консультации с врачом. Запись на прием возможна любым удобным способом:

• обратившись в клинику по адресу: 460000, Оренбург, 8 Марта, д. 36, БЦ Гринвич, 2 этаж, офис 1;
• позвонив по телефону 8 (3532) 50-89-88;
• оставив заявку на обратный звонок нашего специалиста.

Лидаза инструкция по применению: показания, противопоказания, побочное действие – описание Lydase лиофилизат д/пригот. р-ра д/инъекц. и местн. прим. 64 УЕ: фл. 5 или 10 шт. (4383)

При рубцовых поражениях п/к (под рубцово-измененные ткани) или в/м (вблизи места поражения) вводят по 64 УЕ (1 мл) ежедневно или через день (всего 10-20 инъекций).

При травматических поражениях нервных сплетений и периферических нервов вводят п/к в область пораженного нерва (64 УЕ в растворе прокаина) через день; на курс — 12-15 инъекций. Курс лечения при необходимости повторяют.

При использовании в офтальмологической практике содержимое флакона растворяют в 20 мл воды для инъекций (0.1% раствор). Препарат вводят субконъюнктивально — 0.3 мл, парабульбарно — 0.5 мл, а также методом электрофореза.

Пациентам с туберкулезом легких с продуктивным характером воспаления назначают в комплексной терапии для повышения концентрации антибактериальных лекарственных средств в очагах поражения в виде инъекций и/или ингаляций. Ингаляции проводят ежедневно 1 раз/сут. Для проведения одной ингаляции содержимое флакона (64 УЕ) растворяют в 5 мл 0.9% раствора натрия хлорида. Курс лечения состоит из 20-25 ингаляций. При необходимости проводят повторные курсы с промежутками 1.5-2 мес.

Наружно, в виде повязок, пропитанных раствором препарата. Для приготовления раствора каждые 64 УЕ растворяют в 10 мл стерильного 0.9% раствора натрия хлорида или кипяченой воды комнатной температуры. Этим раствором смачивают стерильную повязку, сложенную в 4-5 слоев, накладывают ее на пораженный участок, покрывают вощеной бумагой и фиксируют мягкой повязкой. Повязку накладывают ежедневно на 15-18 ч в течение 15-60 дней. При длительном применении через каждые 2 недели делают перерыв на 3-4 дня.

При применении методом электрофореза 1 флакон препарата (64 УЕ) растворяют в 60 мл дистиллированной воды, добавляют 2-3 капли 0.1% раствора хлористоводородной кислоты и вводят с анода на пораженный участок в течение 20-30 мин. Курс лечения — 15-20 сеансов.

Аппликационный режим дозирования можно чередовать с электрофорезом.

Приготовленный раствор должен быть использован в течение 24 ч.

Объясните электрофорез, его принцип и факторы, определяющие его

Q.5. (c) Объясните электрофорез, его принцип и факторы, определяющие его
Ответ 5. (c) Электрофорез: это метод, используемый для разделения и иногда очистки макромолекул, особенно белков и нуклеиновых кислот, которые различаются по размеру, заряду или конформации. Таким образом, это один из наиболее широко используемых методов в биохимии и молекулярной биологии.

Электрофорез определяется как миграция заряженных ионов в электрическом поле.В металлических проводниках электрический ток переносится движением электронов, в основном, по поверхности металла. В растворах электрический ток течет между электродами и переносится ионами. Ионы, которые мигрируют к аноду из-за своей анодной миграции, называются «анионами». Ионы, которые будут мигрировать к катоду, называются «катионами».

Принцип: Когда заряженные молекулы помещаются в электрическое поле, они перемещаются либо к положительному, либо к отрицательному полюсу в зависимости от своего заряда.В отличие от белков, которые могут иметь либо суммарный положительный, либо отрицательный суммарный заряд, нуклеиновые кислоты имеют постоянный отрицательный заряд, передаваемый их фосфатным остовом, и мигрируют к аноду.

Ион, помещенный в такое электрическое поле, будет испытывать силу:
Где
F = электрофоретическая сила
K = постоянная
q = чистый заряд на белке (атомные заряды / молекула белка)

Эта сила заставит белок ускоряться либо к катоду, либо к аноду, в зависимости от знака его заряда.Конечно, существуют и другие силы, такие как сила трения, когда ионы движутся в электрическом поле. Их влияние нелегко понять с помощью формулы, поэтому мы ее опускаем.
Электрофорез использует тот факт, что разные ионы имеют разную подвижность в электрическом поле и поэтому могут быть разделены таким образом.

Белки и нуклеиновые кислоты подвергаются электрофорезу в матрице или «геле». Чаще всего гель отливают в форме тонкой пластины с лунками для загрузки образца.Гель погружают в буфер для электрофореза, который обеспечивает ионы для переноса тока, и некоторый тип буфера для поддержания pH на относительно постоянном уровне.

Сам гель состоит из агарозы или полиакриламида, каждый из которых имеет свойства, подходящие для конкретных задач.

Факторы, влияющие на электрофорез:
Движение белков зависит от различных аспектов. Внутри геля молекулы должны проходить сквозь него, перемещаясь от одного полюса к другому.Более мелкие молекулы могут легче входить и выходить из матрицы геля по сравнению с более крупными молекулами. Как правило, молекулы движутся быстро, если они имеют больший общий заряд, имеют форму шара и меньший диаметр

1) pH буферного раствора
Он влияет на направление и скорость миграции белка.
Движение белков зависит от различных аспектов; одна из них — это заряды на белках. Белки представляют собой последовательность аминокислот, которая может быть ионизирована в зависимости от их кислотного или основного характера.Чистый электрический заряд белка — это сумма электрических зарядов на поверхности молекулы в зависимости от окружающей среды.
Скорость миграции будет зависеть от силы их чистых поверхностных зарядов: белок, несущий больше положительных зарядов, будет двигаться к катоду с большей скоростью. Напротив, белок, несущий больше -ve зарядов, будет двигаться к аноду с большей скоростью. В этом отношении белки можно разделить на основе их электрических зарядов.
В зависимости от pH буфера белки в образце несут разные заряды.В pI (изоэлектрической точке) конкретного белка молекула белка не несет суммарного заряда и не перемещается в электрическом поле. При pH выше pI белок имеет чистый отрицательный заряд и мигрирует к аноду. При pH ниже pI белок получает чистый положительный заряд на своей поверхности и мигрирует к катоду.

2) Ионная сила буфера
Он влияет на долю тока, переносимого белками.
При низкой ионной силе белки переносят относительно большую часть тока и, следовательно, будут иметь относительно быструю миграцию.При высокой ионной силе большая часть тока переносится ионами буфера, поэтому белки будут перемещаться относительно медленно. Для визуализации этого эффекта ионной силы может быть полезна аналогия. Представьте себе банк, в котором есть два счетчика — один для внесения анода) и один для снятия (= катод), а электроны — это деньги. Ионы можно рассматривать как клиентов, ожидающих обслуживания у любого из прилавков, которые можно представить как находящиеся на противоположных концах банковского зала.

Поэтому при электрофорезе предпочтительна низкая ионная сила, поскольку она увеличивает скорость миграции белков. Также предпочтительна низкая ионная сила, поскольку она дает меньшее тепловыделение. Предполагая постоянное напряжение, если ионная сила увеличивается, электрическое сопротивление уменьшается, но ток будет увеличиваться. Следовательно, буфер с высокой ионной силой приведет к большему тепловыделению, поэтому предпочтительна низкая ионная сила.

3) Градиент напряжения
Скорость миграции будет зависеть от градиента напряжения: в электрическом поле больше градиент напряжения, белок будет двигаться к аноду (или катоду) с большей скоростью.

4) Электроосмос
Относительное движение жидкости по твердой среде в электрическом поле называется электроосмосом. В приложенном электрическом поле электроосмос искажает поток пробы и ограничивает разделение. Например, бумажный электрофорез имеет низкое разрешение из-за электроосмоса. Поверхность бумаги имеет -e, поэтому буфер имеет + e, полученный из ионов водорода из-за электростатической индукции.
Затем подведя буфер к катоду в электрическом поле, эти потоки искажают электрофоретическую миграцию образца, вызывая изменяющееся время пребывания.Таким образом, образец будет двигаться больше или меньше, чем обычно.

ПРИСОЕДИНЯЙТЕСЬ К СЕРИИ ТЕСТОВ ДЛЯ ФАРМАТЮТОРОВ

Подпишитесь на оповещения о вакансиях Pharmatutor по электронной почте

Принцип электрофореза, влияющие факторы и типы

и. Тип заряда:

• Под действием электрического поля эти заряженные частицы будут перемещаться либо к катоду, либо к аноду, в зависимости от природы их суммарного заряда.

ii. Напряжение:

• Когда на электроды подается разность потенциалов (напряжение), она создает градиент потенциала (E), который представляет собой приложенное напряжение (v), деленное на расстояние «d» между двумя электродами i.е. p.d. (E) = V / d.
• Когда применяется этот градиент потенциала «E», сила молекулы, несущей заряд «q» кулонов, составляет «E _q » ньютонов.
• Именно эта сила движет молекулу к электродам.

iii. Сила трения:

• Существует также сила трения, которая замедляет движение этой заряженной молекулы.
• Эта сила трения является мерой гидродинамического размера молекулы, формы молекулы, размера пор среды, в которой проводится электрофорез, и вязкости буфера.
• Скорость «v» заряженной молекулы в электрическом поле, поэтому задается уравнением. U = E _q / f, где «f» = коэффициент трения

iv. Электрофоретическая подвижность:

• Чаще используется термин электрофоретическая подвижность () иона, который представляет собой отношение скорости иона и напряженности поля. т.е. = U / E.
• Когда п.о. применяется, молекула с разными общими зарядами начнет разделяться из-за их различной электрофоретической подвижности.
• Даже молекулы с одинаковыми зарядами начнут разделяться, если они имеют разные молекулярные размеры, поскольку они будут испытывать разные силы трения.

В. ток:

• Закон Ома: V / I = R
• Следовательно, оказывается, что можно ускорить электрофоретическое разделение, увеличивая приложенное напряжение, что в конечном итоге приводит к соответствующему увеличению протекающего тока.
• Расстояние, пройденное ионами, будет пропорционально как току, так и времени.

vi. Тепло:

• Одна из основных проблем большинства форм электрофореза — это выделение тепла.
• Во время электрофореза мощность (Вт), генерируемая в одной поддерживающей среде, определяется выражением W = I ² R
• Большая часть генерируемой мощности рассеивается в виде тепла.
• Следующие эффекты наблюдаются при нагревании электрофоретической среды:
  • Повышенная скорость диффузии ионов образца и буферных ионов, что приводит к расширению разделенных образцов.
  • Образование условных токов, приводящих к перемешиванию разделенных образцов.
  • Термическая нестабильность образцов, чувствительных к нагреванию.
  • Уменьшение вязкости буфера и, как следствие, снижение сопротивления среды.
• Если приложено постоянное напряжение, ток увеличивается во время электрофореза из-за уменьшения сопротивления, и это повышение тока еще больше увеличивает тепловыделение.
• По этим причинам часто используется стабилизированный источник питания, который обеспечивает постоянную мощность и, таким образом, устраняет колебания нагрева.
• Однако постоянное тепловыделение является проблемой. Для которых электрофорез проводят при очень низкой мощности (низком токе), чтобы преодолеть любые проблемы с нагревом, но это может привести к плохому разделению в результате повышенной степени диффузии из-за длительного времени разделения.
• Компромиссное состояние необходимо найти с помощью разумных настроек мощности, чтобы обеспечить приемлемое время разделения и соответствующую систему охлаждения для отвода выделяющегося тепла. Хотя такая система работает достаточно хорошо, эффект нагрева не всегда полностью устраняется.

Vii. Электроэндосмос:

• Явление электроэндосмоса (также известного как электроосмотический поток) является последним фактором, который может повлиять на электрофоретическое разделение.
• Это явление связано с наличием заряженных групп на поверхности несущей среды.
• Например, в бумаге присутствует некоторая карбоксильная группа, агароза содержит сульфатные группы в зависимости от степени чистоты, а поверхность стеклянных стенок, используемая в капиллярном электрофорезе, содержит силанольные (Si-OH) группы.
• Эти группы при соответствующем pH будут ионизировать, генерируя заряженные участки.
• Именно эти заряды вызывают электроэндосмос.
• В случае капиллярного электрофореза ионизированные сианольные группы создают двойной электрический слой или область разделения зарядов на границе раздела стенка капилляра / электролит.
• При приложении напряжения катионы в электролите около стенок капилляров мигрируют к катоду, увлекая за собой раствор электролита.
• Это создает чистый электроосмотический поток к катоду.

Принцип и метод электрофореза в полиакриламидном геле (SDS-PAGE)

SDS-PAGE — это аналитический метод разделения белков на основе их молекулярной массы.

Принцип

Когда белки разделяются электрофорезом через гелевую матрицу, более мелкие белки мигрируют быстрее из-за меньшего сопротивления со стороны гелевой матрицы. Другие факторы, влияющие на скорость миграции через гелевую матрицу, включают структуру и заряд белков.

В SDS-PAGE использование додецилсульфата натрия (SDS, также известного как лаурилсульфат натрия) и полиакриламидного геля в значительной степени устраняет влияние структуры и заряда, а белки разделяются исключительно на основе длины полипептидной цепи.

SDS представляет собой детергент с сильным денатурирующим белком эффектом и связывается с основной цепью белка при постоянном молярном соотношении. В присутствии SDS и восстановителя, который расщепляет дисульфидные связи, важные для правильного сворачивания, белки разворачиваются в линейные цепи с отрицательным зарядом, пропорциональным длине полипептидной цепи.

Полимеризованный акриламид (полиакриламид) образует сетчатую матрицу, подходящую для разделения белков типичного размера. Прочность геля позволяет легко обращаться с ним. Электрофорез в полиакриламидном геле белков, обработанных SDS, позволяет исследователям легко, недорого и относительно точно разделять белки в зависимости от их длины.

Процедура

Электрофорез: принцип и виды

Электрофорез

В 1948 г.
Шведский физик-биохимик Арне Тизелиус был удостоен Нобелевской премии в
химии для открытия белков в сыворотке крови и для изучения
свойства белков с помощью электрофореза.До сих пор электрофорез
продолжает оставаться важным методом выявления и характеристики биологических
макромолекулы. Аминокислоты, пептиды, белки и нуклеиновые кислоты обладают
ионизируемые группы и могут существовать в растворе в виде катионов или анионов.
Когда смесь этих компонентов подвергается воздействию электрического поля, они
мигрируют по-разному и могут быть отделены.

Принцип

Электрофорез
определяется как миграция заряженных частиц под действием
электрическое поле при определенном pH.В смеси белков каждый белок с
его электрический заряд будет по-другому двигаться в электрическом поле. Этот
электрофоретическая подвижность зависит от pH среды, силы
поле, чистый заряд молекулы и размер / форма молекулы.
Электрофорез используется для анализа больших молекул (белков и
нуклеиновые кислоты) и более простые заряженные молекулы (пептид, более простые ионы).

Виды электрофореза

Ниже приведены различные типы электрофореза.

1. Бумажный электрофорез

2. Электрофорез ацетата целлюлозы

3. Капиллярный электрофорез

4. Гель-электрофорез

Агароза
гель-электрофорез, электрофорез в полиакриламидном геле (SDS PAGE, Native PAGE
и двумерный электрофорез).

1. Бумажный электрофорез

Бумага
электрофорез — недорогой метод, требующий лишь микроколичеств
белок. Аппарат состоит из двух желобов для размещения буфера через
на который подается электрический ток (рис. 10.9). Бумага — популярная опора
средний, поскольку с ним легко обращаться, он дешевле и легко доступен.Бумага
содержит 98% целлюлозы. Бумажный электрофорез имеет потенциальные ограничения. В
Самая большая проблема — это толщина и большой размер пор бумаги. В
разделение белков с помощью бумажного электрофореза занимает больше времени, что ограничивает
его использование.

2. Гель-электрофорез

и.Электрофорез в полиакриламидном геле

полиакриламид
гель готовят из акриламида и бис-акриламида в подходящем буфере.
Полимеризация акриламида и бисакриламида осуществляется свободным радикалом.
реакция, вызванная N, N, N ’, N’тетраметилэтилендиамином (TEMED). Это бесплатно
радикальный процесс инициируется персульфатом аммония (APS), используемым в геле.
Мономеры акриламида и бисакриламида являются слабыми нейротоксинами, тогда как
полимеризованный полиакриламид нетоксичен.При работе с растворами акриламида
следует проявлять осторожность и носить очки, перчатки и маску.

ii. Полиакриламидный гель с додецилсульфатом натрия (SDS)
электрофорез

Натрий
электрофорез в полиакриламидном геле с додецилсульфатом (SDS-PAGE)
электрофоретический метод, очень часто используемый в биохимии, молекулярной биологии
и судебная медицина. Этот метод был впервые описан Лэммли в году
1970 г. и по сей день доминирует в научных исследованиях.

Аппарат для электрофореза:
электрофоретический аппарат состоит из резервуара-резервуара для заполнения рабочего буфера,
прозрачная изолирующая крышка, гелевые пластины, прокладки и гелевый гребешок для формирования лунок.
Платиновые электроды обеспечивают равномерный ток с помощью регулируемой мощности.
пакет. Гель упаковывается между двумя стеклянными пластинами с помощью прокладок.
Чистые лунки получаются с помощью гребешка. Образцы наслоены в маленькие прорези.
прорежьте верхнюю часть гелевой пластины с помощью гелевой расчески.Буфер осторожно наслоен
над образцами, и напряжение подается на гель с помощью блока питания для
период обычно 1-3 ч. Белки мигрируют в геле в зависимости от их
электрофоретическая подвижность, которая зависит от размера.

Пробы белка для анализа на SDS-PAGE
добавляются в буфер для растворения образца, содержащий бета-меркаптоэтанол.
(разрушают дисульфидные мостики), SDS, глицерин (чтобы сделать раствор более плотным и
позволяют белкам тонуть в геле) и бромфеноловом синем (следящий краситель).

SDS -PAGE содержит растворяющий гель, использованный
для разделения белков и укладки гелей для концентрирования белков
до входа в рассасывающийся гель. Додецилсульфат натрия (SDS) является анионным
моющее средство, которое связывается с белками и обеспечивает постоянный отрицательный заряд на
единица массы. Поэтому комплексы белок-SDS будут двигаться к аноду во время
электрофорез и их подвижность обратно пропорциональны логарифму их
молекулярные массы.Поскольку SDS-белки имеют одинаковый заряд на единицу
длины, все белки перемещаются с одинаковой подвижностью. Однако, поскольку смесь
белки проходят через разделяющий гель, белки отделяются благодаря
молекулярные просеивающие свойства геля. Белки меньшего размера перемещаются быстро, поскольку они
может проходить через поры геля. Но более крупные белки движутся медленно, так как
они замедляются из-за сопротивления трения из-за просеивающего эффекта гелей.
Когда краситель достигает дна геля, ток отключается.После
электрофорез, гель осторожно снимают со стеклянной пластинки, погружают в
буфер и окрашивают соответствующим красителем (рис. 10.10)

Окрашивание белков: Белки могут быть
детектируется с помощью раствора Coomassie Brilliant Blue G250 (CBB). Краситель CBB окрашивает белок с пределом обнаружения
40 мкг. Для белков меньшего количества используется другое чувствительное обнаружение, известное как
может быть проведено окрашивание серебром (предел обнаружения 1-5 нг).

Приложения: SDS – PAGE используется для
определить молекулярную массу белков.
Для этого стандартная смесь белков разной молекулярной массы
(лестница молекулярной массы) была добавлена ​​для прямого сравнения миграции
расстояние. Молекулярная масса около 15-200 кДа может быть проанализирована в этом
манера.

iii.Двухмерный гель-электрофорез

Двумерный гель-электрофорез
был представлен О’Фареллом в 1975 году. Это комбинация двух
методы, изоэлектрическая фокусировка и SDS-PAGE. Изоэлектрическая фокусировка — это
электрофоретический метод, при котором белки разделяются на основе их
изоэлектрическая точка (pI). pI — это pH, при котором аминокислота не мигрирует
в электрическом поле (цвиттерионная форма).Когда градиент pH применяется к
геля и приложенного к нему электрического поля, один конец становится более положительным, чем
Другие. Относительно при всех значениях pH, кроме изоэлектрической точки, белки имеют
заряд (положительный или отрицательный) и будет тянуться к противоположной стороне
гель. В двумерном электрофорезе белки разделяются на основе
изоэлектрическая точка и молекулярная масса. Для этого в первую очередь необходимы белки.
разделены изоэлектрической фокусировкой, где они разделены соответствующими
изоэлектрическая точка.Второе измерение разделения достигается с помощью SDS-PAGE,
где белки разделены по их молекулярной массе. Каждое место на
полученный 2D-гель соответствует отдельным видам белка, присутствующим в образце.
(Рис. 10.11)

Приложения: SDS – PAGE может быть
используется для определения молекулярной массы
белков. Для этого стандартная смесь белков различных
молекулярная масса (лестница молекулярной массы) была добавлена ​​для прямого сравнения
расстояние миграции.Молекулярная масса около 15-200 кДа может быть проанализирована в
таким образом. Еще одно применение SDS PAGE — проверка чистоты белка.
образец. Наличие единственной полосы означает, что образец белка чистый.

iv Электрофорез в агарозном геле

Агароза — одна из немногих
компоненты, которые можно отделить от агара.Несомненно, главный источник агара
виды морских водорослей. Агароза — это линейный полимер, состоящий из чередующихся звеньев.
галактозы и 3,6-ангидрогалактозы. Гели агарозы полностью прозрачны
при охлаждении до комнатной температуры.

Электрофорез в агарозном геле, ДНК
или молекулы РНК могут быть разделены в зависимости от их размера. Это достигается движением
отрицательно заряженные молекулы нуклеиновой кислоты через матрицу агарозы в
горизонтальный электрофорез.Молекулы меньшего размера перемещаются быстрее и мигрируют
дальше по сравнению с более длинными. Расстояние между полосами ДНК или РНК
Данная длина определяется процентным содержанием агарозы в геле.

Принцип, процедура, результаты • Microbe Online

Последнее обновление 30 мая 2021 г.

Электрофорез в агарозном геле — один из наиболее распространенных методов электрофореза, который относительно прост и понятен, но обладает большой разрешающей способностью.Гель агарозы состоит из микроскопических пор, которые действуют как молекулярное сито, разделяющее молекулы в зависимости от заряда, размера и формы.

Электрофорез в агарозном геле — мощный метод разделения, часто используемый для анализа фрагментов ДНК, генерируемых рестрикционными ферментами, и удобный аналитический метод разделения фрагментов ДНК различного размера от 100 до 25 т.п.н. Фрагменты ДНК размером менее 100 п.н. более эффективно разделяются с помощью электрофореза в полиакриламидном геле, тогда как гель-электрофорез в импульсном поле используется для разделения фрагментов ДНК размером более 25 т.п.н.Электрофорез в агарозном геле также можно использовать для разделения других заряженных биомолекул, таких как РНК и белки.

Среда для разделения представляет собой гель из агарозы. Агароза выделена из водорослей родов Gelidium и Gracilaria и состоит из повторяющихся субъединиц агаробиозы (L- и D-галактозы). Во время гелеобразования полимеры агарозы нековалентно связываются и образуют сеть пучков, размер пор которых определяет свойства молекулярного сита геля. Как правило, чем выше концентрация агарозы, тем меньше размер пор.Обзор экспериментов с электрофорезом в агарозном геле (Источник изображения: Ref-2)

Для разделения ДНК с помощью электрофореза в агарозном геле ДНК загружают в предварительно залитые лунки в геле и подают ток. Фосфатный остов молекулы ДНК (и РНК) заряжен отрицательно, поэтому при помещении в электрическое поле фрагментов ДНК будут мигрировать к положительно заряженному аноду. Поскольку ДНК имеет однородное соотношение масса / заряд, молекулы ДНК разделены по размеру.

Скорость миграции молекулы ДНК через гель определяется следующими параметрами:

Концентрация агарозы:

Подвижность молекулы ДНК обратно пропорциональна концентрации геля.Гели с более высоким процентным содержанием более прочны и с ними легче обращаться, но подвижность молекул и окрашивание потребуют больше времени из-за более плотной матрицы геля. Наиболее распространенная концентрация геля агарозы для разделения красителей или фрагментов ДНК составляет 0,8%. Однако для некоторых экспериментов требуются гели агарозы с более высоким процентным содержанием, например 1% или 1,5%.

Размер молекулы ДНК

Просеивающие свойства агарозного геля влияют на скорость миграции молекулы. Разделение происходит потому, что более мелкие молекулы легче проходят через поры геля, чем более крупные.Если размер двух фрагментов подобен или идентичен, они будут перемещаться вместе в геле.

Конформация ДНК

Различные формы ДНК проходят через гель с разной скоростью; Молекулы ДНК, имеющие более компактную форму (например, плазмидная ДНК), проходят через гель быстрее по сравнению с линейным фрагментом ДНК того же размера. Скорость миграции линейных фрагментов ДНК обратно пропорциональна log 10 их размера в парах оснований. Это означает, что чем меньше размер линейного фрагмента, тем быстрее он проходит через гель.

Приложенное напряжение

Подвижность молекулы ДНК также зависит от приложенного напряжения. В пределах диапазона, чем выше приложенное напряжение, тем быстрее перемещаются образцы.

Процедура

Приготовление матрицы из агарозного геля

Центральным элементом электрофореза в агарозном геле является аппарат для горизонтального гель-электрофореза. Гель получают растворением порошка агарозы в кипящем буферном растворе.

Концентрация агарозы в геле зависит от размеров фрагментов ДНК, которые необходимо разделить, причем большинство гелей находится в диапазоне от 0.5% -2%. Затем раствор охлаждают примерно до 55 ° C и выливают в лоток для литья, который служит формой. Шаблон для формирования лунок (часто называемый гребенкой) помещается поперек конца лотка для отливки, чтобы сформировать лунки, когда раствор геля затвердевает. Затвердевший гель агарозы после удаления гребня (Источник изображения: Ref-1)

После гель затвердевает, гель погружают в камеру для электрофореза, заполненную буфером, которая содержит положительный электрод (анод) на одном конце и отрицательный электрод (катод) на другом.Объем буфера не должен превышать 1/3 камеры для электрофореза. Наиболее распространенными буферами для прогрева геля являются ТАЕ (40 мМ трис-ацетат, 1 мМ EDTA) и TBE (45 мМ трис-борат, 1 мМ EDTA).

Подготовка и загрузка образцов

Образцы готовят для электрофореза, смешивая их с загрузочными красителями. Краситель с гелевой загрузкой обычно изготавливается с 6-кратной концентрацией (0,25% бромфенолового синего, 0,25% ксилолцианола, 30% глицерина). Загрузка красителей, используемых в гель-электрофорезе, служит трем основным целям:

1. добавить плотности к образцу, позволяя ему тонуть.
   в гель.
2. обеспечивают цвет и упрощают процесс загрузки.
3. красители движутся через гель со стандартной скоростью,
   что позволяет оценить расстояние, на которое переместились фрагменты ДНК.

Загрузка образца ДНК в лунку геля (Источник изображения: Ref-1)

Эти образцы доставляются в лунки для образцов с помощью чистой микропипетки (предпочтительнее регулируемая автоматическая микропипетка).

Бромид этидия может быть добавлен к гелю на этом этапе или, альтернативно, гель может быть окрашен после электрофореза в рабочем буфере, содержащем 0.5 мкг / мл EtBr в течение 15-30 мин с последующим обесцвечиванием в рабочем буфере в течение равного промежутка времени.

Подача электрического тока и разделение биомолекул

К аппарату для электрофореза подключается источник постоянного тока (DC) и подается электрический ток. Заряженные молекулы в образце попадают в гель через стенки лунок. Молекулы, имеющие суммарный отрицательный заряд , перемещаются к положительному электроду (аноду) , в то время как чистые положительно заряженных молекул перемещаются к отрицательному электроду (катоду). Буфер служит проводником электричества и регулирует pH, который важен для заряда и стабильности биологических молекул. Поскольку ДНК имеет сильный отрицательный заряд при нейтральном pH, она мигрирует через гель к положительному электроду во время электрофореза.

Голубовато-пурпурный краситель позволяет визуально отслеживать миграцию образца во время электрофореза. Гель запускается до тех пор, пока краситель не переместится на соответствующее расстояние.

Визуализация

После электрофореза агарозный гель необходимо окрашивать.Наиболее часто используемым красителем для визуализации ДНК является бромид этидия (EtBr) *. Альтернативные красители для ДНК в агарозных гелях включают SYBR Gold, SYBR зеленый, кристаллический фиолетовый и метиловый синий. Чувствительность метиленового синего и кристаллического фиолетового низкая по сравнению с бромидом этидия. SYBR gold и SYBR green очень чувствительны, но дороже EtBr.

EtBr работает, внедряясь в молекулу ДНК в зависимости от концентрации. При воздействии источника коротковолнового ультрафиолетового света (трансиллюминатора) электроны в ароматическом кольце молекулы этидия активируются, что приводит к высвобождению энергии (света), когда электроны возвращаются в основное состояние.Это позволяет оценить количество ДНК в любой конкретной полосе ДНК на основе ее интенсивности.

* Бромид этидия является подозреваемым мутагеном и канцерогеном, поэтому с ним необходимо обращаться осторожно. Это опасные отходы, поэтому их необходимо утилизировать в соответствии со строгими местными и / или государственными директивами. Пятна, содержащие метиленовый синий, считаются более безопасными, чем бромид этидия, но с ними следует обращаться и утилизировать осторожно.

Точные размеров разделенных фрагментов ДНК можно определить, построив логарифм молекулярной массы для различных полос стандарта ДНК в зависимости от расстояния, пройденного каждой полосой.Стандарт ДНК содержит смесь фрагментов ДНК заранее определенного размера, которые можно сравнить с неизвестными образцами ДНК. Изображение геля после электрофореза (Источник изображения: Ref-1)

Концентрации ДНК можно оценить с помощью:

A. Измерение оптической плотности при 260 нм.
При 260 нм поглощение (A), равное 1 единице, соответствует концентрации:

• 50 мкг / мл для дцДНК
• 40 мкг / мл для РНК
• 33 мкг / мл для оцДНК
• 20-30 мкг / мл для олигонуклеотидов

Хотя этот метод является быстрым и неразрушающим и дает информацию о чистоте образца (например,g., наличие белка или органических загрязнителей) надежные оценки получаются только при концентрациях не менее 1 мкг / мл. Кроме того, этот метод не позволяет отличить ДНК от РНК.

B. Интенсивность флуоресценции бромистого этидия:

Количество ДНК в образце можно оценить по интенсивности флуоресценции бромистого этидия (флуоресценция, испускаемая бромидом этидия, пропорциональна количеству ДНК). Количество ДНК в «неизвестном» растворе можно оценить, сравнив его уровень флуоресценции с интенсивностью известных количеств ДНК аналогичного размера.Этот метод полезен, если образец ДНК загрязнен другими соединениями, поглощающими в УФ-диапазоне, или слишком разбавлен для измерения при 260 нм.

Ссылки и дополнительная литература

Сопутствующие товары

Электрофорез | Биомедицинские приборы и технологии

Все началось с глины

В 1807 году немецкий врач Фердинанд Фридрих Ройсс записал первое известное наблюдение частиц глины, диспергированных в воде, движущихся под действием пространственно однородного электрического поля, создаваемого гальваническая свая (сырая батарея).В ходе этих экспериментов Ройсс определил существование «барьеров» в виде песка и глины между полюсами батареи. Хотя Ройсс был доктором медицины и хирургии, он был в большей степени ученым общего профиля, и он проводил более спорадические эксперименты и опубликовал несколько статей по этим и связанным наблюдениям до 1821 года. Но Ройсс был относительно малоизвестным в западноевропейском научном сообществе и имел катастрофические последствия пожар уничтожил большинство его исследовательских работ, поэтому его работа не получила особого внимания.(Существует также историческое предположение, что, хотя это было интересное явление, у Ройсса не было практического применения для него, поэтому он обратил свое внимание на что-то другое.) эпохи, такой как Иоганн Вильгельм Хитторф и Вальтер Нернст, которые измерили поведение маленьких ионов, движущихся через жидкие растворы, под действием электрического поля.

В 1930 году Арне Тизелиус заново открыл это явление и написал об этом в своей докторской диссертации «Метод подвижных границ для изучения электрофореза белков.Тиселиус продолжил свои эксперименты по применению физики и физических методов к общим биохимическим проблемам, получив в 1948 году Нобелевскую премию по химии. Основным результатом его экспериментов была разработка в 1937 году «аппарата Тизелиуса», U-образного набора стеклянных трубок, составляющих первое устройство для настоящего электрофореза. Это устройство не только открыло новые возможности для применения этой развивающейся технологии в анализе химических смесей, но и побудило некоторые крупные центры химических исследований приобрести собственные аппараты Tiselius и провести собственные эксперименты.

Тиселиус и его аппарат оказали огромное влияние как на биологию, так и на биохимию. Но он был не один. С 1940-х по 1960-е годы другие ученые разработали методы с использованием фильтровальной бумаги и различных гелей в качестве поддерживающей среды для электрофореза. Эти более сложные гели позволили разделить биологический материал на основе небольших химических и физических различий, положив начало области молекулярной биологии и сформировав основу для сложных тестов электрофореза, включая фингерпринтинг белков, процедуры Саузерн, Вестерн и аналогичные процедуры блоттинга, а также ДНК. последовательность действий.

Принцип и метод электрофореза в полиакриламидном геле (SDS-PAGE)

SDS-PAGE — это аналитический метод разделения белков на основе их молекулярной массы.

Принцип

Когда белки разделяются электрофорезом через гелевую матрицу, более мелкие белки мигрируют быстрее из-за меньшего сопротивления со стороны гелевой матрицы. Другие факторы, влияющие на скорость миграции через гелевую матрицу, включают структуру и заряд белков.

В SDS-PAGE использование додецилсульфата натрия (SDS, также известного как лаурилсульфат натрия) и полиакриламидного геля в значительной степени устраняет влияние структуры и заряда, а белки разделяются исключительно на основе длины полипептидной цепи.

SDS представляет собой детергент с сильным денатурирующим белком эффектом и связывается с основной цепью белка при постоянном молярном соотношении. В присутствии SDS и восстановителя, который расщепляет дисульфидные связи, важные для правильного сворачивания, белки разворачиваются в линейные цепи с отрицательным зарядом, пропорциональным длине полипептидной цепи.

Полимеризованный акриламид (полиакриламид) образует сетчатую матрицу, подходящую для разделения белков типичного размера. Прочность геля позволяет легко обращаться с ним. Электрофорез в полиакриламидном геле белков, обработанных SDS, позволяет исследователям легко, недорого и относительно точно разделять белки в зависимости от их длины.

Процедура

.