11.25 : אלקטרופורזה: מבוא

אלקטרופורזה היא טכניקת הפרדה אנליטית עוצמתית המבוססת על הנדידה הדיפרנציאלית של מינים טעונים כאשר הם נתונים לשדה חשמלי. העוצמה המרכזית של אלקטרופורזה טמונה ביכולתה להפריד מינים בעלי משקל מולקולרי גבוה בתערובות מורכבות. היא נמצאה בשימוש נרחב בביוכימיה, ביולוגיה מולקולרית וכימיה אנליטית, ומאפשרת הפרדת תרכובות כמו חומצות אמינו, נוקלאוטידים, פחמימות וחלבונים ברזולוציה מצוינת.

קיימים שני פורמטים עיקריים להפרדות באלקטרופורזה: אלקטרופורזה בג'ל שטוח ואלקטרופורזה נימית. אלקטרופורזה בג'ל שטוח משתמשת במטריצת ג'ל, כמו אגרוז או פוליאקרילאמיד, המשמשת כנפה ומאפשרת לתרכובות לנוע דרך הנקבוביות. אלקטרופורזה נימית משתמשת בצינור נימי צר המלא בתמיסת באפר, ומספקת הפרדה ברזולוציה גבוהה עם זמן ניתוח מהיר ודרישות מדגימות מינימליות. אף על פי שאלקטרופורזה בג'ל שטוח נפוצה בביוכימיה וביולוגיה להפרדת מינים בעלי משקל מולקולרי גבוה, אלקטרופורזה נימית היא פיתוח חדשני יותר עם מספר יתרונות.

אלקטרופורזה נימית היא טכניקת הפרדה המשמשת לניתוח תערובות מורכבות של אנליטים בהתבסס על שיעורי הנדידה הדיפרנציאליים שלהם בשדה חשמלי מיושם. בשיטה זו, דגימה מוזרקת לצינור נימי צר המלא בתמיסת באפר, ושדה חשמלי מיושם כדי להקל על ההפרדה. שיעור הנדידה של האנליט תלוי במטענו ובגודלו. יונים קטנים וטעונים מאוד נודדים מהר יותר מאשר יונים גדולים ופחות טעונים. באלקטרופורזה נימית, הנדידת רכיבי הדגימה מושפעת משני סוגי ניידות: ניידות אלקטרופורטית וזרימה אלקטרואוסמוטית. הניידות האלקטרופורטית היא תגובת המומס לשדה החשמלי המיושם, עם קטיונים הנעים לעבר הקתודה הטעונה שלילית, אניונים הנעים לעבר האנודה הטעונה חיובית, ומינים נייטרליים הנותרים נייחים. הזרימה האלקטרואוסמוטית מתרחשת כאשר תמיסת הבאפר נעה דרך הנימה בתגובה לשדה החשמלי, לרוב לעבר הקתודה.

בתנאים רגילים, אלקטרופורזה נימית מפרידה קודם קטיונים, לאחר מכן מינים נייטרליים, ולבסוף אניונים. הפרדה זו מבוססת על הניידות האלקטרופורטית שלהם ומהירויות הזרימה האלקטרואוסמוטית. יש לציין כי כל המינים הנפרדים נפלטים מאותו קצה של הנימה, מה שמאפשר זיהויים באמצעות גלאים כמותיים. אותות הגלאים יוצרים אלקטרופרוגרמה הדומה לכרומטוגרמה אך כוללת שיאים צרים יותר.

אלקטרופורזה נימית היא כלי עוצמתי לניתוח איכותי וכמותי של תערובות מורכבות. היא מספקת מידע דומה לזה המתקבל מטכניקות הפרדה אחרות, כגון כרומטוגרפיה גזית (GC) או כרומטוגרפיה נוזלית בביצועים גבוהים (HPLC).