Электрофорез схема прибора. Электрофорез своими руками: схема прибора и принцип работы

На схеме показаны основные элементы прибора:

• Камера для электрофореза (голубой прямоугольник)
• Электроды (серые прямоугольники по краям)
• Источник питания (желтый прямоугольник внизу)
• Амперметр для контроля тока (зеленый прямоугольник)
• Соединительные провода

Пунктирная линия в камере показывает уровень буферного раствора. Образцы помещаются в лунки в геле, который находится в буфере между электродами.

Процесс изготовления прибора для электрофореза

Чтобы собрать простейший аппарат для электрофореза своими руками, выполните следующие шаги:

1. Подготовьте пластиковый контейнер в качестве камеры для электрофореза
2. Установите графитовые или металлические электроды на противоположных концах камеры
3. Подключите электроды к источнику питания через амперметр
4. Залейте в камеру буферный раствор
5. Подготовьте и залейте гель (агарозный или полиакриламидный)
6. Сформируйте лунки в геле для образцов
7. Подключите источник питания и отрегулируйте напряжение

При сборке важно обеспечить надежную изоляцию всех электрических соединений и герметичность камеры для предотвращения утечек буферного раствора.

Меры безопасности при работе с самодельным прибором

При самостоятельном изготовлении и использовании прибора для электрофореза необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

• Используйте источник питания с защитой от короткого замыкания
• Обеспечьте надежную изоляцию всех электрических соединений
• Не прикасайтесь к электродам и буферному раствору во время работы
• Используйте защитные перчатки при работе с гелями и буферами
• Не превышайте рекомендуемые значения напряжения и силы тока
• Работайте в хорошо вентилируемом помещении
• Имейте поблизости средства пожаротушения

Помните, что неправильное обращение с электрическим оборудованием может быть опасно. При отсутствии опыта лучше обратиться к специалисту.

Применение самодельного прибора для электрофореза

Простейший аппарат для электрофореза, сделанный своими руками, может использоваться для:

• Разделения белков и нуклеиновых кислот
• Анализа чистоты выделенных биомолекул
• Определения молекулярной массы белков
• Изучения результатов ПЦР
• Проведения учебных экспериментов

Однако стоит учитывать, что точность и воспроизводимость результатов самодельного прибора может быть ниже, чем у промышленных аналогов. Для серьезных научных исследований рекомендуется использовать профессиональное оборудование.

Ограничения и недостатки самодельного прибора

При использовании самодельного аппарата для электрофореза следует учитывать его ограничения:

• Меньшая точность регулировки параметров
• Отсутствие системы охлаждения
• Ограниченный размер разделяющего геля
• Отсутствие автоматизации процесса
• Сложность визуализации результатов без специального оборудования

Тем не менее, для базовых экспериментов и обучения такой прибор может быть вполне пригоден. Главное — правильно интерпретировать полученные результаты с учетом возможных погрешностей.

Каталог радиолюбительских схем. ЭЛЕКТРОФОРЕЗ ДОМА

Здравствуйте прошу помощи в изготовлениимед прибора для электрофореза-регулируемого стабилизатора тока.Радиолюбитель 6.1993 стр 26 А.Партин. В нете есть схема прибора,но плохо видны номиналы резисторов.Если можете или есть правильная схема или др аналогичные схемы-отправте мне пожалуйста.Мне нужно для лечения своей позвоночной грыжи,а ездить по больницам нет времени и больших денег.

ЭЛЕКТРОФОРЕЗ ДОМА

А.ПАРТИН,

620085, г.Екатеринбург, ул.3енитчиков, 14а — 48

Предлагаемый электрофорез представляет собой регулируемый стабилизатор тока (рис.1).

Рис.1

Он содержит понижающий трансформатор Т1, двухполупе-риодный выпрямитель VD1 — VD4, конденсатор фильтра и стабилизатор тока на транзисторах VT1 — VT3. Регулировка тока осуществляется резистором R6. Величину тока в приборе определяют миллиамперметром РА1. На выходе вторичной обмотки трансформатора Т1 устанавливается напряжение 24 — 26 В.

Для повышения электробезопасности при пользовании электрофорезом требуется тщательное изготовление понижающего трансформатора. Так как вторичная цепь потребляет около 300 мВт, толщина провода вторичной обмотки выбирается из соображений удобства ее намотки (чтобы не оборвалась и разместилась на каркасе). Между первичной и вторичной обмотками укладывается хорошая межобмоточная изоляция — 3 — 4 слоя лакоткани.

Корпус прибора лучше сделать из диэлектрика: пластмассы или дерева. На передней панели размещаются клеммы, миллиамперметр, тумблер включения сети и переменный резистор.

Вся электронная схема располагается на плате из фольгированного стеклотекстолита (рис.2). Монтаж осуществляется со стороны фольги, которая разрезается на токонесущие части резаком.

Рис.2

После сборки по эталонному амперметру при коротком замыкании между выходными клеммами подбирается резистор шунта R3. Полное отклонение стрелки прибора должно быть 5 мА.

Электродами служат две свинцовые пластинки 30 х 50 мм, толщиной 0,5 — 0,8 мм. Пластинки при процедурах вставляются в мешочки из белой бязевой ткани.

Место наложения электродов, полярность, количество лекарства и требуемая величина тока определяются физиотерапевтом.

Радиолюбитель 6/93, с.26 .

> Спасибо за схему Евгений,но где искать допотопные транзисторы,может можно чем то современным заменить.
> Сергей.

Мерзликин Евгений.

Содержание

© Каталог радиолюбительских схем Все права защищены. Радиолюбительская страница. Перепечатка разрешается только с указанием ссылки на данный сайт. Пишите нам. E-mail: [email protected] или [email protected].

Я радиолюбитель

Принцип работы электрофореза — статья для изучения у нас

Автор: И.Н. Ярухин
Дата публикации: 30 августа 2021
Обновлено: 16 августа 2022
Время чтения: 2 мин.
Просмотров: 1864

Содержание статьи

Физиотерапевтический метод воздействия гальванизацией называется лекарственным электрофорезом. Это восстановительная процедура, предполагающая выработку постоянного тока малой силы и напряжения. Ее альтернативное название – ионотерапия.

Что такое электрофорез и как он работает

Физиотерапевтический метод оказывает доказанное положительное влияние на организм. Как работает электрофорез? Он предполагает комплексное воздействие электрического поля и лекарственных веществ. Максимальный оздоравливающий эффект достигается при сочетании ионотерапии с магнитным, лазерным, ультразвуковым и световым лечением.

Каков принцип действия электрофореза? Электрическое поле переносит медицинские препараты в место поражения. Под действием тока лекарства распадаются на ионы и двигаются через органы и ткани. Они приближаются к противоположному электроду и преобразуются в атомы с высокой физико-химической активностью.

Какие лечебные эффекты можно получить после электрического воздействия:

• Восстановление иммунной защиты организма.
• Активизация обменных и физико-химических процессов.
• Нормализация функций желез внутренней секреции.
• Улучшение метаболизма клеток.
• Снижение воспалительных процессов.
• Обезболивание.

Перед началом сеанса необходимо определить методику. Выбирают общие и местные техники, среди которых полостная, внутритканевая, чрескожная и ванночковая. Электроды располагают поперечно, сегментарно, продольно или локально (на пораженные отделы позвоночника).

Для процедуры необходимо 2 и более электродов в зависимости от зоны обработки. Силу тока выбирают по индивидуальным показаниям. Она зависит от чувствительности человека. В ходе манипуляции можно повышать силу тока после привыкания.

Продолжительность одного сеанса составляет от 10 до 40 минут. Полный курс включает в себя 5-20 процедур. Их проводят ежедневно или с перерывом в один день.

Виды и особенности электрофореза

По технике проведения ионотерапия бывает:

• Гальваническая. Подача тока происходит постепенно. Электрод с зарядом «+» накладывают на больной участок, а электрод с зарядом «-» располагают в соответствии с указаниями схем руководства по эксплуатации прибора.
• Ванночковая. Электроды находятся в ванночке с лечебным веществом. Пациент опускает внутрь поврежденный участок. Такую методику часто используют при терапии конечностей.
• Полостная. Электрод располагают в полых органах (кишка, мочевой пузырь, желудок, матка). Второй электрод оставляют на поверхности тела.
• Внутритканевая. Пациенту вводят лечебный раствор в виде инъекции или через рот. Электроды находятся в точке воспаления.

Применяемые гальванические токи бывают:

• Диадинамическими.
• Выпрямленными.
• Синусоидальными.
• Модулированными.
• Флюктуирующими.

Особенности гальванического электрофореза определяются выбранными лекарственными препаратами. Врач рекомендует определенное средство или сочетание медикаментов в зависимости от показаний.

Их ионы вводят через протоки кожных желез. При этом средства сохраняют фармакологическую активность и положительное воздействие. Препарат равномерно распределяется в клетках тела и действует в течение срока до 20 дней.

Данная методика не имеет побочных эффектов, отмечается минимальный риск аллергических реакций. Она проходит полностью безболезненно. Лекарственное средство воздействует только на пораженную область. Эффект медикаментозных веществ не распространяется на другие сегменты тела и органы.

Кому будет полезна процедура

Электрофорез могут назначать по медицинским или косметическим показаниям. Обычно его проходят при таких нарушениях здоровья как:

• Неврологические отклонения, включая воспаления, неврозы, органические патологии ЦНС, мигрень.
• Поражения сердечно-сосудистой системы, а именно, атеросклероз, ИБС, гипотония, гипертония.
• ЛОР заболевания, например, воспалительные явления в области ушей, носа и горла.
• Пульмонологические проблемы, в особенности, астма, бронхит, пневмония.
• Хирургические показания, в том числе, рубцы, ожоги, контрактуры, спаечные изменения тканей.
• Дерматологические болезни, например, постугревые рубцы, телеангиоэктазия, себорея.
• Стоматологические поражения, а именно, поражения слюнных желез, флюороз.
• Ортопедические нарушения, включая, остеоартроз, воспалительные заболевания суставов.
• Гинекологические патологии, к примеру, гипертонус или эрозия матки, сниженное кровообращение плаценты.
• Урологические отклонения, в особенности, спаечные процессы, воспаления органов мочеполовой системы.
• Педиатрические показания, в частности, родовые травмы, суставная дисплазия, неврологические болезни.

Противопоказания к прохождению электрофореза

Терапевтическая процедура не рекомендована, если у пациента диагностированы:

• Непереносимость тока или препаратов.
• Новообразования.
• Острые лихорадочные состояния.
• Гнойные процессы, дерматиты.
• Психические отклонения.
• Афазия.
• Склонность к кровотечениям.
• Сердечная недостаточность.
• Сниженная свертываемость крови.
• Бронхиальная астма в тяжелой форме течения.

Электрофорез не проводят при наличии у больного кардиостимулятора.

Существует множество центров лечения позвоночника, но именно клиника ПАЛИХА располагает всем необходимым для этого. От расходников, проверенных медицинских препаратов, высококлассных врачей до самого новейшего оборудования.

Система гель-электрофореза – аппаратура, части, типы, примеры

Электрофорез – это химический процесс, при котором электрический заряд в растворе течет к противоположному электроду. В 1930-х годах шведский биофизик Арне Тисселиус разработал электрофорез при исследовании белков крови. В 1948 году Арне Тисселиус получил Новаторскую премию по химии за вклад в электрофоретический метод.

Система гель-электрофореза

Гель-электрофорез — это один из лабораторных методов разделения ДНК, РНК или белковых молекул на основе их электрического заряда или размера.

Содержание

Принцип гель-электрофореза

Принцип электрофореза заключается в том, что большинство биомолекул существуют в виде электрически заряженных частиц с ионизируемыми функциональными группами. Раствор, содержащий биомолекулы, будет иметь положительно или отрицательно заряженные ионы в зависимости от pH.

Когда заряженные молекулы помещаются в электрическое поле, они движутся в направлении, противоположном положительному или отрицательному полюсу. В зависимости от массы и суммарного заряда каждой частицы в растворе ионизированные биомолекулы будут мигрировать с разной скоростью при воздействии электрического поля. Отрицательно заряженные частицы, такие как нуклеиновые кислоты, притягиваются к аноду, а положительно заряженные частицы — к катоду. Каждая заряженная частица будет мигрировать по схеме, определяемой ее конкретным свойством, из-за изменения скорости и направления, что позволяет разделить компоненты биомолекул со схожими свойствами.

Детали аппарата для гель-электрофореза
Источник питания
• Условия электрофореза: постоянный ток, напряжение или мощность.
• Для поддержания скорости миграции следует использовать постоянный источник питания.
• Свинцовые кабели красного цвета (анод/положительно заряженный электрод) и черного (катод/отрицательный электрод) соединяют блок питания с гелевой коробкой.
• Эти провода питают коробку с гелем электрическим током, поступающим от источника питания.
• Если ток увеличивается, через сопротивление выделяется больше тепла, что вызывает термическое перемешивание растворенных ионов.
• Вода из оборудования испаряется быстрее.
• В результате повышается концентрация ионов в буфере.
• Поскольку ДНК и РНК заряжены отрицательно, черный провод прикреплен к задней части коробки, что позволяет им перемещаться к передней части коробки с гелем, где прикреплен положительно заряженный красный провод.
Рисунок: Детали аппарата для гель-электрофореза. Источник изображения: Cleaver Scientific Ltd.
Буферы
• Буфер устанавливает pH системы и электрический заряд растворенного вещества.
• Идеальный буфер обладает следующими свойствами:
1. Сохраняет способность аналита растворяться
2. Поддерживает буферную емкость постоянной на протяжении всего анализа
3. Он не должен препятствовать обнаружению предполагаемых аналитов.
4. Достижение соответствующего диапазона разделения

Существует два типа буферов: кислотный буфер и основной буфер. Для более низкого pH используются кислые буферы, включая цитратный, ацетатный, формиатный и фосфатный. Для поддержания высокого уровня pH используются основные буферы, такие как трициклический, боратный и трициновый.

• Валентность (ионная сила) и моляльность буферов равны. Следовательно, они состоят из одновалентных ионов.
• Приготовленные буферы следует тщательно охлаждать, пока они не используются, поскольку они могут служить благоприятной средой для роста бактерий.
• В процедуре можно использовать холодный буфер, поскольку он увеличивает разрешение образца и снижает испарение растворителя.
• Буфер можно повторно использовать в больших объемах до четырех раз, но в меньших объемах его можно сразу выбросить.
• Хотя существует высокий риск повреждения термолабильных химических веществ из-за выделяющегося сильного тепла, более высокая ионная сила буфера позволяет получить более четкое разрешение.
Поддерживающая среда
• Поддерживающая среда включает крахмал, полиакриламид, агарозу и мембрану из ацетата целлюлозы в виде листов, пластин и столбцов.
• Это коллоид, содержащий более 90% воды.
• Служит молекулярным ситом, через которое разделяются молекулы.
• Небольшие молекулы могут проходить через него, потому что он пористый, а более крупные молекулы не могут.
• Требуется электрическая нейтральность.
• Агарозный гель в настоящее время в основном используется в качестве поддерживающей среды при проведении электрофореза.
1. Крахмальный гель
• Это первая гелевая среда, используемая для электрофореза.
• Облегчает разделение белков по соотношению заряда к массе и размеру молекулы.
• Коллоидную суспензию готовили путем кипячения суспензии гранул крахмала в буфере при охлаждении, застывающей в виде полутвердого геля за счет переплетения разветвленных цепей амилопектина.
• Вазелин добавляется во избежание набухания и усадки.
• Могут быть достигнуты четкие зоны и высокая разрешающая способность.
• Поскольку приготовление геля с воспроизводимостью затруднено, в настоящее время он не используется.
2. Ацетат целлюлозы
• Когда Кон показал, как отделять белок гемоглобин, содержащийся в эритроцитах, и обнаруживать аномальный гемоглобин в сыворотке крови, впервые был разработан электрофорез ацетата целлюлозы.
• Фильтровальная бумага, полностью изготовленная из целлюлозы, подвергается ацетилированию с получением ацетата целлюлозы. Положения глюкозного кольца C-3 и C-6 обычно находятся там, где происходит ацетилирование. По сравнению с другими распространенными электрофоретическими матрицами, такими как агароза и полиакриламид, ацетат целлюлозы имеет более крупные поры.
3. Агароза
• Агар, выделенный из красных морских водорослей, содержит агарозу, встречающийся в природе линейный полимер, состоящий из цепей галактозы и 3,6-ангидрогалактозы.
• Как и агар, агарозу хранят в виде сухого порошка при хранении.
• Агарозный гель отливают путем растворения порошка агарозы в соответствующем буферном растворе, нагревания и охлаждения до комнатной температуры.
• Концентрация агарозы в буферном растворе определяет размер пор геля.
• Чтобы различить молекулы ДНК и РНК, часто используется агарозный гель в концентрации от 0,8% (масса/объем) до 5% (масса/объем).
• Относительно плохое разрешение по сравнению с полиакриламидными гелями.
• Имеет низкую температуру гелеобразования, нейтральный заряд и образует устойчивые гели. Таким образом, он считается идеальным материалом для гель-электрофореза. Он может быть твердым или жидким.
4. Полиакриламид
• Это прозрачный гель, образованный сополимеризацией мономеров акриламида в присутствии сшивающего агента N, N-метилен-бис-акриламида (также известного как «бис-акриламид»). »).
• Концентрация акриламида, которая должна быть пропорциональна его сшивающему агенту, определяет размер пор в полиакриламидных гелях.
• Для разделения ДНК и белков обычно требуется небольшое количество акриламидного геля (3–15%).
• При электрофорезе в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия (SDS) (SDS-PAGE) белки разделяются в денатурированных условиях в зависимости от их размера, при этом обычно используется более высокое процентное содержание акриламидного геля (10–20%).
Камера для электрофореза
• Это пластиковый контейнер или бак, заполненный буфером для предотвращения движения биомолекул.
• Прозрачная крышка позволяет легко наблюдать за процессом переноса.
• Подключен к источнику питания.
Контейнер для окрашивания и обесцвечивания геля
• Окрашивание и обесцвечивание геля можно выполнять с использованием лотков и контейнеров.
• Доступны коробки с крышкой и коробки открытой формы.
• Обычно имеют пропиленовую основу.
• Прозрачные и плотно прилегающие.
• Устойчивы к химическим веществам и пятнам.
Электроды
• Два платиновых электрода помогают разделять молекулы благодаря их способности притягивать противоположно заряженные заряды.
• Положительные ионы связываются анодом, а катод связывает отрицательные ионы.
Устройство для заливки геля и гребенка
• Гель наливают в устройство для нанесения геля, которое содержит гель и хранится внутри аппарата после его растворения в растворителе.
• Лунки помещаются с помощью гребенки, чтобы подготовить их к загрузке образца.
Типы электрофореза

Существует несколько типов гелевого электрофореза, а именно:

1. Электрофорез бумажного геля.
2. SDS-PAGE
3. 2D-электрофорез
4. Иммуноэлектрофорез (ракетный электрофорез)
5. Дифференциальный гель-электрофорез (DIGE)

Они также классифицируются как нативные и денатурирующие, когда РНК или белки сохраняются в своей нативной структуре при прохождении через гель в нативном гель-электрофорезе. Напротив, РНК или белок восстанавливаются до их линейной структуры до или во время гель-электрофореза при денатурирующем гель-электрофорезе. Это восстановление достигается добавлением в образец, гель и/или буфер восстановителя, который разделяет связи внутри молекулы РНК или белка и приводит к образованию вторичной структуры.

Электрофорез на бумажном геле
• Используется для исследования сыворотки и других биологических жидкостей в клинических условиях.
• Непрозрачный и нетоксичный
• Удобно хранить
• Адсорбция белка
• Плохая электропроводность
• Фоновое окрашивание
• ОН-группы целлюлозы прикрепляются к белкам и замедляют электрофоретические движения, что приводит к появлению полос и ухудшению разрешения.
Электрофорез в агарозном геле
• Концентрация агарозы определяет разрешение электрофореза.
• Подходит для разделения фрагментов ДНК размером от 100 пар оснований до 20 тысяч пар оснований.
• Кроме того, применяется для электрофоретического разделения белков.
• При использовании агарозного геля низкой концентрации его можно использовать для разделения амфотерных молекул на основе их изоэлектрической точки, что известно как изоэлектрическое фокусирование.
Электрофорез в полиакриламидном геле (PAGE)
• Используется в концентрации до 3-30% (диапазон pH: 4-9,0): для разделения белков требуется более высокая концентрация, чем для разделения ДНК, и наоборот.
• Повышенная степень надежности и точная пористость.
• Его применение можно увидеть при расчете молекулярной массы ДНК, секвенировании ДНК, изучении чистоты ДНК, анализе молекул рекомбинантной ДНК и разделении молекул РНК, а также измерении молекулярной массы РНК.
Гель-электрофорез в импульсном поле (PFGE)
• В 1984 году Шварц и Кантор представили этот метод.
• Разделение ДНК в агарозном геле осуществляется путем изменения направления и силы электрического поля между электродами.
• Высокомолекулярная ДНК с большим количеством оснований или даже целые хромосомы разделяются с помощью этого метода.
• PFGE используется во многих областях, потому что он дает точные результаты, которые можно эффективно воспроизвести.
• Применяется в исследованиях молекулярной биологии патогенов, обнаруживаемых в пищевых продуктах, отслеживании генетической стабильности организмов, используемых в процессе ферментации, картировании таких приложений, как обнаружение хромосомной перестройки, RFLP и снятие отпечатков ДНК, а также выявление сцепленных штаммов в случае вспышек в больницах и т. д.
Электрофорез в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия (SDS-PAGE)
• Первоначально назывался методом Лэммли в честь его британского изобретателя У. К. Лэммли.
• Верхний накопительный гель имеет более крупные поры с pH 6,8, а нижний разделительный гель имеет более мелкие поры с pH 8.
• Белки разделяются на основе длины полипептидной цепи в SDS-PAGE, что в значительной степени устраняет влияние структуры и заряжать благодаря использованию додецилсульфата натрия (SDS, также известного как лаурилсульфат натрия) и полиакриламидного геля.
• SDS, детергент в буфере для образцов, и некоторые восстанавливающие химические вещества совместно повреждают третичную структуру белков, разрывая их дисульфидные связи.
• Используется для расчета молекулярной массы белка и определения чистоты образцов белка.

Изоэлектрическая точка и изоэлектрическое фокусирование (ИЭФ)

Уровень pH, известный как изоэлектрическая точка, соответствует уровню, при котором белки не имеют суммарного заряда (pI). Белки разделяют по их изоэлектрическим точкам в пределах непрерывного градиента pH с использованием метода высокого разрешения, известного как изоэлектрическое фокусирование (IEF). Соединения, отличающиеся по pI всего на 0,01 единицы pH, можно разделить благодаря превосходной разрешающей способности.

Используется для различения изоферментов, фракционирования белков и разделения всех амфотерных веществ.

2D-гель-электрофорез
• Он используется для анализа сложных белковых смесей и был создан как гибрид процедур 2DGel, IEF и SDS-PAGE.
• IEF разделяет белок на его заряды на первом этапе, а затем в соответствии с его массой на втором этапе.
• Обработка SDS делает отделенный белок на геле IEF отрицательно заряженным, и электрофорез проводят, помещая гель горизонтально внутрь геля SDS-PAGE.
• В результате белки, сконцентрированные на pI, делятся на основе их молекулярной массы.
Иммуно-электрофорез (ракетный электрофорез)
• В процессе иммунно-электрофореза (ИЭФ) сначала используют электрофорез для выделения белкового антигена в полутвердых средах, а затем проводят иммунодиффузию против антисыворотки в создании преципитации.
• Подходящие антитела, комплементарные исследуемому антигену, растворяют в расплавленном агаровом растворе и помещают на горизонтальную чашку. Антигены вводят в лунки, просверленные в геле. Ag приобретает отрицательный заряд при щелочном pH, движется в направлении анода, взаимодействует с Ab, образуя комплекс Ag-Ab, и выпадает в осадок. Иммунопреципитаты будут выглядеть как дуги, похожие на ракеты, после того как гель будет окрашен подходящим красителем, таким как CBB.
Дифференциальный гель-электрофорез (DIGE)
• Он создан для рассмотрения количественного элемента исследований дифференциальной экспрессии и устранения некоторых проблем с 2D-PAGE, таких как аналитические колебания.
• Чтобы увидеть каждый образец белка отдельно, можно пометить до трех разных образцов белка флуоресцентными красителями, которые соответствуют размеру и заряду (например, Cy3, Cy5, Cy2). Три образца объединяют, загружают и подвергают двумерному электрофорезу.
Операционные процедуры Электрофореза

Приготовление раствора геля : Гель готовят путем растворения его в кипящей воде. После остывания до более комфортной температуры раствор заливают в форму или литейную форму.

Заливка геля : Гребень используется для создания углублений в геле после его затвердевания. Затем гель помещают в электрофоретическую камеру. Буфер заполняет камеру максимум на одну треть ее общего объема.

Подготовка пробы : Для придания пробе цвета и плотности добавляется загрузочный краситель, которым может быть либо флуоресцентная метка, либо бромид этидия.

ДНК выделяют и предварительно обрабатывают, а затем помещают в раствор с некоторым основным синим красителем, чтобы визуализировать движение образца через гель.

Загрузка образца : Чистая микропипетка используется для загрузки образца в лунки.

Электрофорез : Камера и источник питания, где устанавливается напряжение, соединены отрицательным и положительным проводами соответственно. Электрическое поле и отрицательно заряженные частицы создаются при включении питания. Отрицательно заряженная ДНК мигрирует к аноду, потому что молекулы притягиваются к электродам с противоположными зарядами.

Остановка электрофореза, окрашивание и визуализация : Краситель используется для визуального отслеживания миграции. Питание отключено. Гель окрашивается и визуализируется с помощью устройства для визуализации геля после завершения процедуры. Сравнивая размер фрагментов образца со стандартом, логарифм молекулярной массы используется для расчета их размеров.

Применение Электрофорез
• Отпечатки пальцев ДНК для разделения фрагментов ДНК для исследования места преступления и проверки отцовства.
• Обнаружение генетических вариаций и белков, связанных со здоровьем и болезнью.
• Используется для обнаружения и очистки нуклеиновых кислот и белков в научных целях.
• Помогает находить патогены в крови, других тканях или таких источниках, как пища.
• Облегчает идентификацию и очистку белков или нуклеиновых кислот, которые часто исследуются более подробно с помощью масс-спектрометрии или секвенирования ДНК.
• Используется в методах блоттинга для анализа макромолекул и в эволюционных исследованиях.
• Облегчает оценку результатов полимеразной цепной реакции (ПЦР).
• Электрофорез полезен как для разработки, так и для производства вакцин.
• Для дифференциации видов и эволюционных взаимоотношений проводится профилирование таксономии и ДНК.
Преимущества Электрофорез
• Доступная цена.
• Устанавливает прямую связь между сходными результатами
• Достаточно просто выполнить
• Может тестировать ДНК из любых улик.
• Превосходное разрешение
• Доступен с широким диапазоном размеров пор.
• Стабильна в широком диапазоне рН, температуры и ионной прочности
• Прозрачный до света
• Химически инертный
• Электрическая нейтральность и гидрофильность
Ограниченные из электрофоры 1101111111101101101101110111011011011101101110111011101109.
• Экспрессию генов можно исследовать в каждом небольшом участке образца ткани с помощью таких методов, как гибридизация in situ (ISH).
• С помощью ISH исследователи могут исследовать каждую область мозга в образце, тогда как методы электрофореза могут сделать это только для ограниченного числа областей.

2. Измерения неточны

• Гель-электрофорез может эффективно разделять белки со схожими молекулярными массами с помощью вестерн-блоттинга.
• Он также может более точно разделять белки с помощью метода, называемого двумерным электрофорезом.
• Масс-спектроскопия должна использоваться после очистки белка для определения точной массы белка.

3. Необходим значительный исходный образец

• Амплификация белков невозможна, как это делается для ДНК и РНК перед электрофорезом. Таким образом, для проведения этих анализов требуется значительный образец ткани, что снижает полезность метода, а проточная цитометрия и иммуногистохимия часто используются для анализа экспрессии белка в отдельных клетках.

4. Ограниченные возможности визуализации

• Электрофорез неэффективен для измерения малых гормонов, нейротрансмиттеров и ионов.
• Из-за двух проблем они не полностью реагируют на препарат для электрофореза (обычно называемый SDS-PAGE), а даже если и реагируют, то они слишком малы для правильного разделения. Они бы выскочили из гелевого дна.

5. Низкая пропускная способность

• Низкая пропускная способность в том смысле, что данные генерируются не очень быстро. По сравнению с ПЦР и проточной цитометрией, которые в значительной степени представляют собой параллельные и последовательные процессы, электрофорез уступает в получении данных исследования и создании сложных взаимосвязей.
Меры предосторожности
• Рекомендуется использовать непроводящие полы и скамейки (из дерева или пластика).
• Избегайте непредусмотренных точек заземления и проводников (таких как раковины и другие источники отходов) при работе рядом с системой электрофореза.
• Избегайте сильных толчков при загрузке образцов, так как это может разрушить лунки.
• Наденьте перчатки, маску и защитные очки во время приготовления геля.
• EtBr является канцерогенным и мутагенным веществом, поэтому при обращении с ним примите соответствующие меры предосторожности.
Примеры Электрофорез Система
ДНК-электрофорез Electrophores gep-th-1000tbt (производитель: Bioevopeak)

Особенности

• . быстро достичь высокой эффективности и быстрой передачи путем прямого управления током между титановым анодом и катодом из нержавеющей стали.
• Система переноса органично сочетает в себе традиционные технологии переноса, обеспечивая самый быстрый и эффективный перенос белка из геля на мембрану.
Система электрофореза для электрофореза BT105 (Производитель: G BIOSCIENCES)

Особенности

• Устраняет проблемы с утечкой геля; тейпинг не нужен.
• Доступны две гребенки для малых и больших лунок.
• Поставляется с выбираемым источником питания.
• Простой в использовании и легкий.
Система электрофореза ДНК EPS-2014 (Производитель: INOVIALAB)

Особенности

• Мини-система для электрофореза EPS-2014 представляет собой компактную и продуманную конструкцию, предназначенную специально для электрофореза ДНК и РНК.
• Благодаря магнитному датчику ток может течь к электродам только при открытой крышке.
• Когда крышка снимается или открывается во время работы системы, ток немедленно отключается.
Система изоэлектрофокусирующего электрофореза SymphonyIEF (Производитель: Hercuvan)

Особенности

• Универсальная машина под названием SymphonyIEF Isoelectric Focusing может удовлетворить большинство потребностей IEF, от небольших до высокопроизводительных операций.
•  Он работает с горизонтальными сборными гелями IEF и PAGE, когда рамка электрода прикреплена непосредственно к охлаждающей пластине.
Ссылки
1. Вишванатан С., Унлю М. и Минден Дж. С. (2006). Двумерный разностный гель-электрофорез. Протоколы о природе, 1 (3), 1351–1358. https://doi.org/10.1038/nprot.2006.234
2. Бююккёроглу Г., Дора Д. Д., Оздемир Ф. и Хизель К. (2018). Методы анализа белков. Omics Technologies и биоинженерия, 317–351. doi:10.1016/b978-0-12-804659-3.00015-4
3. https://javalab.org/en/dna-electrophoresis/
4. https://conductscience.com/introduction-to-electrophoresis/
5. https ://study.com/learn/lesson/agarose-gel-electrophoresis-steps-purpose.html
6. https://www.vedantu.com/biology/sds-page
7. https://uomustansiriyah.edu.iq /медиа/лекции/6/6_2021_09_15!11_46_27_PM.docx
8. https://sciencing.com/disadvantages-gel-electrophoresis-8003362.html
9. https://www. medicalexpo.com/prod/hercuvan/product-113272-925705.html
10. https ://www.medicalexpo.com/prod/g-biosciences/product-301595-1013667.html
11. https://www.medicalexpo.com/prod/inovialab/product-130336-1026357.html
12. https:/ /www.medicalexpo.com/prod/bioevopeak/product-301335-1060455.html

Электрофорез | Биомедицинские приборы и технологии

Пропустить пункт назначения навигации

ОСНОВЫ…| 01 сентября 2010 г.

Robert M. Dondelinger

Biomed Instrum Technol (2010) 44 (5): 397–399.

https://doi.org/10.2345/0899-8205-44.5.397

• Разделенный экран
• Взгляды
  • Содержание артикула
  • Рисунки и таблицы
  • Видео
  • Аудио
  • Дополнительные данные
  • Экспертная оценка
• PDF
• Делиться
  • Facebook
  • Твиттер
  • LinkedIn
  • MailTo

  • Гостевой доступ

• Инструменты

  • Получить разрешения

  • Иконка Цитировать Цитировать

• Поиск по сайту

Цитата

Роберт М. Донделингер; Электрофорез. Biomed Instrum Technol 1 сентября 2010 г.; 44 (5): 397–399. doi: https://doi.org/10.2345/0899-8205-44.5.397

Скачать файл цитирования:

• Рис (Зотеро)
• Менеджер ссылок
• EasyBib
• Подставки для книг
• Менделей
• Бумаги
• КонецПримечание
• РефВоркс
• Бибтекс
панель инструментов поиска

Посмотреть в большом размереСкачать слайд

Посмотреть в большом размереСкачать слайд

Близкий модальный

Электрофорез сочетает в себе префикс «электро», обозначающий электричество, и «форез», который происходит от греческого глагола «форос» и означает «переносить». Таким образом, электрофорез означает, что электричество будет что-то переносить. Это «что-то» включает ДНК, рибонуклеиновую кислоту (РНК), гены, фармацевтические препараты, метаболиты, нуклеотиды и пептиды, высвобождаемые лизированными клетками. Электричество, воздействуя на поверхностный заряд интересующего вещества, переносит его через пористую мембрану со скоростью, пропорциональной поверхностному заряду и силе приложенного электрического поля. В сочетании с методами копирования ДНК это предлагает мощные средства выявления множества состояний и болезней. В ситуациях, когда молекулы не могут быть адекватно обнаружены, специфические антитела смешиваются с материалом образца. Эти антитела прикрепляются к молекуле, например, к определенному белку, связанному с ВИЧ, и их можно увидеть. Окрашивание иногда используется для увеличения видимости.

Применение электрофореза привело к разработке ряда практически безошибочных методов тестирования, таких как нозерн- и саузерн-блоттинг и более известный вестерн-блоттинг, используемый в качестве подтверждающего теста для ряда серьезных заболеваний, включая гепатит и СПИД.

Основной принцип электрофореза прост, как и оборудование, необходимое для создания системы. Самая простая система электрофореза состоит из камеры или ячейки, мембраны, инкубатора или печи и источника питания. Камера содержит два буферных отсека, по одному на каждом конце камеры. Мостик между двумя отсеками поддерживает мембрану, обычно из ацетата целлюлозы или геля какого-либо типа.

Рисунок 1.

УвеличитьЗагрузить слайд

Аппарат для гель-электрофореза. Источник: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gel_electrophoresis_apparatus.JPG

Рисунок 1.

Посмотреть большойСкачать слайд

Аппарат для гель-электрофореза. Источник: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gel_electrophoresis_apparatus.JPG

Close modal

Мембрану готовят с помощью пипетки или микрошприца для введения небольшого количества маркерного материала, неизвестного образца материала, и нормальный материал образца в серии «дорожек» на одном конце геля. Подготовка неизвестного материала образца и метод подготовки этих образцов варьируются по усмотрению лаборанта. Лаборант размещает мембрану над мостом так, чтобы каждый конец мембраны соприкасался с буфером в соответствующей камере, а затем подключает источник питания к отрицательной клемме, подключенной к концу, содержащему образцы. Техник устанавливает источник питания на определенное напряжение (или ток) и время и позволяет осуществить разделение.

Во время электрофореза сегменты белка, ДНК или РНК в образцах в нижней части каждой дорожки в мембране мигрируют от отрицательного значения к положительному до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие и сегменты не останутся на своих местах. Обычно процесс занимает от 20 минут до часа. На результат влияют десятки переменных, в том числе: мембрана (будь то ацетат целлюлозы, полиакриламид или какой-либо другой гель), образцы, размер и форма интересующей молекулы, ионная сила буфера, температура и, конечно же, напряжение и продолжительность подачи электроэнергии. Поскольку эти переменные уникальны для каждого теста, в конкретных тестах электрофореза используются определенные буферы при определенных температурах и различные материалы для мембраны. Например, при проведении электрофореза спинномозговой жидкости (ЦСЖ) для диагностики рассеянного склероза используются 15 различных белковых полос, тонкослойный агарозный гель и буфер с рН 8,6. Однако для разделения крупных белков и нуклеиновых кислот в гемоглобине чаще всего используют стандартную мембрану из агарозного геля и буфер с рН 9..8.

По истечении установленного времени техник отключает питание и извлекает мембрану из камеры. В большинстве случаев — но только если это продиктовано протоколом теста — перед исследованием техник высушивает или окрашивает мембрану. Затем техник изучает дорожки и сравнивает шаблоны в неизвестном образце с шаблонами в материале маркера и материале нормального образца. В зависимости от специфики теста на каждой дорожке может быть до 20 «полос» или пятен, и каждая полоса может быть разного размера. Это сравнение размера и расположения полос определяет интерпретацию теста и результат. В качестве альтернативы техник может использовать специальный денситометр для определения количества света, прошедшего или отраженного каждой полосой.

У менеджера биомедицины есть выбор в управлении устройствами. Обслуживание систем электрофореза, которые визуально интерпретируются лаборантом, может выполняться собственными силами, поскольку внимания требуют только инкубатор и блок питания. Остальные компоненты — камера и мембрана — не требуют обслуживания и просто заменяются при поломке. Если техник использует денситометр, варианты другие. Некоторые денситометры довольно продвинуты, в них используются компьютерные технологии для запоминания и сравнения множества различных шаблонов полос, что автоматизирует анализ. Эти денситометры лучше всего обслуживать, заключая годовой контракт на обслуживание, который включает периодическое обновление программного обеспечения и шаблонов. В большинстве случаев подрядчик производителя оригинального оборудования (OEM) захочет покрыть всю систему по одной цене, в то время как другие подрядчики готовы покрыть только денситометр и оставить обслуживание инкубатора и электроснабжения штатным биомедицинским работникам. . Переговоры по контракту должны охватывать эти варианты, и в идеале предложения по контракту должны предлагать покрытие на основе «а ля карт».

Для электрофореза не существует национальных правил. Однако из-за минимального риска поражения электрическим током как от источника питания, так и от устройства в целом, применяется пункт об общих обязанностях Закона о безопасности и гигиене труда (29 CFR). Этот пункт — раздел 5 (а) (1) закона — требует, чтобы работодатель «предоставил каждому из своих работников работу и место работы, которые свободны от признанных опасностей, которые вызывают или могут вызвать смерть или серьезные физические последствия». причинение вреда своим работникам». Также применяются правила аккредитации лабораторий и медицинских учреждений.

Как уже отмечалось, возможно поражение оператора электрическим током. Риск получения неточных результатов, таких как неопределенные или ложноотрицательные результаты, также существует, поскольку очень многие переменные зависят от лаборанта. Точно так же снижение этих рисков в первую очередь зависит от технологий.

Лаборант должен определить и исправить наиболее распространенные проблемы с электрофорезом. Из всех тестов, доступных сегодня в лаборатории, этот, вероятно, требует от технического персонала наибольших технических навыков, поскольку они отвечают за подготовку образцов, выбор буферов и мембран, настройку напряжения и тока и окрашивание образцов.

Три предмета, представляющие интерес для биомедицины, — это инкубатор, блок питания и денситометр — все они вполне надежны. Инкубатор и блок питания, в частности, не должны вызывать затруднений у обученного биомедика.

Отказы инкубатора и блока питания случаются довольно редко. Когда они случаются, это обычно серьезные сбои, такие как инкубаторы, которые либо не нагреваются, либо перегреваются, и источники питания, которые не обеспечивают выход или индикацию выхода на устройстве отображения, сбой таймера и открытые провода от источника питания к мембране. . Если они не обнаружены во время настройки электрофореза, проблемы с питанием проявляются отсутствием миграции паттерна во время электрофореза. Схема не требуется, если биомедик знаком с общей конструкцией инкубаторов и блоков питания.

Обслуживание денситометра менее простое. Как упоминалось ранее, техническое обслуживание устройства часто заключается в контракте, поскольку оно содержит проприетарное программное обеспечение, а обновления программного обеспечения могут быть включены в контракт на обслуживание. Если техническое обслуживание выполняется собственными силами, необходима качественная сервисная литература, включая описания функций, блок-схемы, принципиальные схемы и схемы печатных плат.

Здесь прогноз по трем направлениям. Во-первых, электрофорез в импульсном поле (PFE) использует переключатель, подключенный к выходу источника питания, для изменения полярности питания, подаваемого на мембрану, на заранее запрограммированной основе. Затем молекулы ДНК разворачиваются и ориентируются в одном направлении. Когда полярность меняется на противоположную, молекулы переориентируются на новую полярность. Для перестройки больших молекул ДНК требуется больше времени, чем для более мелких, поэтому существует разделение по размеру. Это разделение невозможно осуществить с помощью обычного электрофореза. Приложения, основанные на этом варианте, находятся в стадии разработки.

Во-вторых, новый метод электрофореза, называемый «двумерный электрофорез» или «2 DE», оказывается полезным. Этот метод требует сначала подвергнуть мембрану изоэлектрофокусному электрофорезу в одном направлении, затем изменить электрическое поле на 90 градусов, и гель-электрофорез происходит перпендикулярно первому. Полученные полосы имеют двумерный характер. Этот метод требует компьютерного сканирования для интерпретации информации, и в будущем он может оказаться в лаборатории.

Наконец, ожидается, что усовершенствования как в оптической технологии, так и в компьютерном программировании будут способствовать дальнейшему совершенствованию мембранного анализа. Интегрированные системы, использующие более высокоскоростные и многофункциональные компьютеры, будут интегрировать денситометрию и предоставлять возможности анализа данных, о которых мы сейчас только мечтаем.

Все началось с глины

В 1807 году немецкий врач Фердинанд Фридрих Ройсс зафиксировал первое известное наблюдение частиц глины, рассеянных в воде, движущихся под действием пространственно однородного электрического поля, создаваемого вольтовым столбом ( сырой аккумулятор). С помощью этих экспериментов Ройсс определил существование «барьеров» в виде песка и глины между полюсами батареи. Хотя Ройсс был доктором как медицины, так и хирургии, он был скорее ученым общего профиля, проводил более спорадические эксперименты и опубликовал несколько статей по этому и связанным с ним наблюдениям до 1821 года. пожар уничтожил большую часть его исследовательских работ, поэтому его работа получила мало внимания. (Есть также историческое предположение, что, хотя это было интересное явление, у Ройсса не было для него практического применения, поэтому он обратил свое внимание на что-то другое.)

Наблюдения Ройсса практически не проводились, за исключением нескольких экспериментов других ученых той эпохи, таких как Иоганн Вильгельм Хитторф и Вальтер Нернст, которые измеряли поведение малых ионов, движущихся через жидкие растворы под воздействием электрического поля.

В 1930 году Арне Тиселиус заново открыл это явление и написал об этом в своей докторской диссертации «Метод подвижных границ в изучении электрофореза белков». Тизелиус продолжил свои эксперименты по применению физики и физических методов к общим биохимическим проблемам, завоевав 1948 Нобелевская премия по химии. Основным результатом его экспериментов стала разработка в 1937 году «аппарата Тизелиуса», U-образного набора стеклянных трубок, составляющего первое настоящее устройство для электрофореза. Это устройство не только открыло новые возможности применения этой развивающейся технологии для анализа химических смесей, но и побудило некоторые крупные химические исследовательские центры приобрести собственные приборы Тизелиуса и проводить собственные эксперименты.

Тиселиус и его аппарат оказали глубокое влияние как на биологию, так и на биохимию. Но он был не один. С 19С 40-х по 1960-е годы другие ученые разработали методы с использованием фильтровальной бумаги и различных гелей в качестве вспомогательных сред для электрофореза. Эти более сложные гели позволили разделить биологическое вещество на основе небольших химических и физических различий, что привело к возникновению области молекулярной биологии и легло в основу сложных тестов электрофореза, включая снятие отпечатков белков, Саузерн, Вестерн и аналогичные процедуры блоттинга, а также анализ ДНК.