Kỹ thuật điện di
Điện di (Electrophoresis) nghĩa là sự di động trong điện trường. Trong kỹ thuật điện di phân tử tích điện di chuyển về phía điện cực tích điện trái dấu với nó, nhưng điện trường sẽ được loại bỏ trước khi nó chạm tới điện cực. Sự di chuyển khác nhau của các loại vật chất tích điện trong một điện trường là dựa trên điện tích và qua đó giúp phân tách chúng. Sự di chuyển của hạt tích điện được làm chậm bằng việc bổ sung thêm gel polymer bởi vậy giúp có đủ thời gian để phân tách mẫu. Gel polymer mang tính chất trơ, không tích điện đồng thời cũng không liên kết với các vật chất được điện di, do đó không cản trở chúng theo cách này. Thay vào đó, gel polymer hình thành các lỗ với kích thước khác nhau (phụ thuộc vào mật độ polymer) và mẫu phải di chuyển thông qua những lỗ này và dẫn đến sự di động trong điện trường bị giảm.
Giả sử một hạt có điện tích là Q và điện trường bên ngoài là E, sau đó lực F chịu trách nhiệm mang đến sự di chuyển trong điện trường, lực F được tính như sau
F= Q.E
Lực ma sát F chống lại sự di chuyển của hạt tích điện như sau
F= ƒ.v
Ở đây f là hệ số ma sát và v là tốc độ di chuyển trong điện trường. Sự di chuyển của một hình cầu thông qua một dung dịch (gel) với tốc độ η, hệ số ma sát f được tính bởi:
ƒ = 6Πηrv
Vị trí mà ở đó, F=F hay QE=6πƞrv
Tốc độ di chuyển trong điện trường v được xác định bởi
vì Q=ze, trong đó z là hóa trị và e là điện tích electron, tốc độ điện di có thể được biểu diễn như sau:
Vì vậy, tốc độ trong điện trường v là tỷ lệ trực tiếp với điện tích và tỷ lệ nghịch với độ nhớt của môi trường, kích thước và hình dạng của phân tử. Trong trường hợp di động tương đối, nó liên quan trực tiếp tới điện tích/bán kính của phân tử. Đối với một protein tròn, bán kính của phân tử liên quan tới phân tử khối của đại phân tử. Sự di động tương đối, v’ là như sau:
Kỹ thuật điện di
Các kiểu kỹ thuật điện di khác nhau được thiết kế phụ thuộc vào việc nó được thực hiện trong sự có mặt hoặc vắng mặt của môi trường hỗ trợ.
Điện di biên (Moving boundary electrophoresis) – Trong phương pháp này, điện di được thực hiện trong dung dịch, mà không có môi trường hỗ trợ. Mẫu được hòa tan trong đệm và các phân tử di chuyển về phía điện cực trái dấu tương ứng của chúng. Điện di biên được thực hiện trong một ống hình chữ U với điện cực Platin được gắn với đầu cuối của hai bên. Ở mỗi đầu tương ứng, có máy đo khúc xạ để đo thay đổi trong chỉ số khúc xạ của đệm trong quá trình điện di do sự có mặt của phân tử di chuyển về phía điện cực. Mẫu được đưa vào giữa ống chữ U và sau đó buồng điện di được kết nối với một nguồn điện bên ngoài. Phân tử tích điện di chuyển về cực điện trái dấu, có thể được đo sự thay đổi khi chúng đi qua máy khúc xạ ở đầu điện cực. Khi phân tử mong muốn đi qua, mẫu có thể được thấy từ buồng điện di cùng với đệm.
Nhược điểm của điện di biên – Độ phân giải của kỹ thuật này là rất thấp do trộn mẫu cũng như sự chồng lấn lên nhau của các thành phần phân tử. Kỹ thuật điện di này không tốt để tách và phân tích mẫu sinh học phức tạp, nó có thể được sử dụng để nghiên cứu phản ứng của phân tử với một điện trường.
Điện di vùng (Zone electrophoresis) – trong phương pháp này, một môi trường hỗ trợ (polymere trung tính) được sử dụng giữa điện cực để phân tách và phân tích mẫu. Môi trường hỗ trợ được sử dụng trong điện di vùng là giấy hấp thụ, gel tinh bột, thạch và polyacrylamide. Sự có mặt của môi trường hỗ trợ tối thiểu hóa sự trộn mẫu và khiến việc phân tích và tinh sạch phân tử từ gel dễ dàng hơn nhiều so với điện di biên. Điện di gel là ví dụ tốt nhất của điện di vùng.
Điện di gel có hai loại:
Điện di gel thẳng đứng: là hệ thống điện di được thực hiện theo một cách không liên tục với đệm trong bể điện di phía trên và phía dưới kết nối bởi tấm gel. Có nhiều cải thiện trong điều kiện chạy để trả lời cho nhiều câu hỏi trong phân tích mẫu.
Điện di gel nằm ngang: Kiểu điện di này là hệ thống được thực hiện theo một cách liên tục và điện di được thực hiện theo phương nằm ngang.
Trên đây là bài viết cơ bản về kỹ thuật điện di. Chúng tôi hy vọng bài viết này sẽ hữu ích cho quý khách. Bimetech cung cấp giải pháp tổng thể cho phòng thí nghiệm y sinh học, một số sản phẩm tiêu biểu như: kính hiển vi, tủ ấm, tủ cấy phôi, tủ cấy tế bào, tủ sấy, hóa chất nhuộm pap… Chúng tôi rất mong nhận được sự ủng hộ của quý khách.
