دنیا پر از اکتشافاتی بوده است که دانشمندان و مخترعان از نظریه هایی سطحی به این اکتشافات و اختراعات رسیده اند. در تاریخچه الکتروفورز نیز این موضوع به خوبی مشهود بوده و در قرن ۱۸ میلادی شخصی به نام فردیناند فردریک مفهوم الکتروفورز را از حرکت دانه های خاک رس مشاهده نمود و آن را مورد تحقیق قرار داد. در ادامه تاریخچه الکتروفورز آمده که تیسلیوس این دستگاه را گسترش داده است. الکتروفورز در طول دهه های متفاوت دارای تغییراتی بوده است که تاریخچه الکتروفورز نیز کاملاً نشان از این فراز و نشیب ها دارد. الکتروفورز دارای انواع مختلف و روش های علمی متفاوت است که در ادامه بیشتر به بررسی آن ها می پردازیم.
تاریخچه الکتروفورز و معنی آن:
بیان واژه “الکتروفورز” در کتاب های گوناگون و در تاریخچه الکتروفورز مختلف است که شاید مناسب ترین معنی برای آن این باشد که: الکتروفورز تکنیکی است که در آن حرکت مولکول ها جهت جداسازی آن ها توسط یک میدان الکتریکی صورت می گیرد. سرعت و جهت حرکت مولکول ها به اندازهٔ آن ها و قدرت بارهای الکتریکی وارد شده به آن ها بستگی دارد. تاریخچه الکتروفورز از اواخر قرن ۱۸ میلادی آغاز شده است. در قرن هجده میلادی این تکنیک توسط فردیناند مورد بررسی واقع شد و در قرن نوزده میلادی نیز تیسلیوس تأثیر زیادی را در گسترش دستگاه الکتروفورز داشته است. اما در قرن ۲۱ میلادی الکتروفورز پیشرفت شایانی را داشت و تبدیل به دستگاهی معتبر برای بررسی های زیست شناسی شد. هم چنین اخیراً این دستگاه برای تحقیقات شیمیایی و بیوشیمی نیز مورد استفاده واقع شده است. کاربرد های زیادی که الکتروفورز در حوزهٔ زیست شناسی دارد را نمی توان نادیده گرفت و بر تحقیقات مهمی نیز تاثیر گذار بوده است.
ویژگی های دستگاه الکتروفورز:
در تاریخچه الکتروفورز آمده است که تیسلیوس در دهه ۱۹۳۰ دستگاهی را تحت عنوان الکتروفورز برای حرکت مرزی کلوئید ها توسعه داد. یعنی قبل از آن نیز این دستگاه وجود داشته است. البته که توسعه دستگاه الکتروفورز براساس نظریه ها و تجربه ها درباره حرکت مولکول ها بوده است. با اینکه این دستگاه تغییرات زیادی را نسبت به طراحی اولیه اش داشته اما بر مبنای همان دستگاه پایه تغییر کرده و امکانات ویژه تری به آن اضافه شده است. در تاریخچه الکتروفورز این دستگاه به شکل های گوناگونی تولید شده که همان کارهای تحقیقاتی و زیست شناسی را انجام می دهد. دستگاه الکتروفورز شامل اجزای زیر است:
۱-منبع تغذیه
۲-گرمکن
۳-غلظت سنج یا انکوباتور
۴-محفظه (که در آن دو سلول وجود دارد در یکی از سلول ها آند و دیگری کاتد قرار دارد)
این چهار بخش از مهم ترین اجزاء الکتروفورز هستند که در تمام تاریخچه الکتروفورز این اجزاء ثابت بوده اند.
انواع الکتروفورز و روش های آن:
الکتروفورز از لحاظ مختلفی تقسیم بندی می شود که به طور کلی دو دسته از این دستگاه را معرفی می کنیم. بسته به اینکه آزمایش و بررسی مولکول ها در یک سطح عمودی یا افقی انجام شود این دستگاه را به دو دسته الکتروفورز عمودی و الکتروفورز افقی تقسیم بندی می کنند. یکی از مهم ترین انواع الکتروفورز، روش الکتروفورز ژل بوده است که نوآوری ای تازه در تاریخچه الکتروفورز به شمار می آید و بیشتر DNA را مورد بررسی قرار می دهد. با این وجود الکتروفورز هموگلوبین نیز یکی از روش های تحقیق با استفاده از الکتروفورز است و می توان از آن نام برد. در تاریخچه الکتروفورز انواع مختلفی از الکتروفورز و روش های آن وجود دارد که اکنون علمی ترین و دقیق ترین آن ها مورد استفاده واقع می شود.
الکتروفورز افقی:
همانطور که ذکر شد الکتروفورز به دو دسته الکتروفورز افقی و عمودی تقسیم می شوند. با اینکه در تاریخچه الکتروفورز این دسته بندی کلی است اما یک دسته بندی شناخته شده از الکتروفورز است. الکتروفورز افقی نیز خود دارای انواع و مدل های مختلف است که کاربرد های متفاوتی دارد. همانطور که از اسم الکتروفورز افقی پیداست، این الکتروفورز دارای طراحی ای به شکل افقی است. الکتروفورز افقی دارای یک سینی حاوی ژل است که برای روش الکتروفورز ژل از آن استفاده می شود. این سینی که مخزن مانند است تا ۲۴ نمونه DNA را مورد بررسی قرار می دهد. شاید برای بررسی نمونه های زیاد این نوع الکتروفورز مناسب ترین گزینه باشد.
الکتروفورز عمودی:
الکتروفورز عمودی نیز شامل یک مخزن ژل است که عرض کمتری را به نسبت الکتروفورز افقی داراست. عمق الکتروفورز عمودی بیشتر بوده و بنابراین ژل حالت ریخته گری را به خود می گیرد. در الکتروفورز عمودی با استفاده از مخزن ژل آزمایشات و بررسی های ژنتیکی را انجام می دهند. به این صورت که DNA مورد بررسی را در داخل این مخزن قرار داده و توسط میدان الکتریکی که وجود دارد آن را تجزیه می کنند. آخرین طراحی الکتروفورز عمودی برای جداسازی پروتئین ها تحت عنوان MV10 تولید شده است. این الکتروفورز اجازه می دهد تا به آسانی مخزن ژل را برداشته و یا از آن استفاده کرد. در تاریخچه الکتروفورز دهه به دهه و با پیشرفت علم، این دستگاه نیز پیشرفت کرده است و سرعت و دقت تشخیص آزمایشات در آن بهبود یافته است.
تاریخچه الکتروفورز ژل و توضیحی درباره آن:
الکتروفورز ژل روشی بیوشیمی برای جداسازی مولکول های پروتئینی با اندازه های مختلف در یک بلوک ژل مانند است. مولکول ها در این بلوک ژل مانند با استفاده از میدانی الکتریکی به حرکت در می آیند و از هم تفکیک می شوند. کاربرد الکتروفورز ژل بیشتر برای مباحث DNA در زیست شناسی و بررسی آن است. هم چنین در مواردی همچون بررسی پروتئین ها و اسید نوکلئیک نیز کاربرد دارد. الکتروفورز ژل برای بررسی اثر انگشت نیز به کار می رود که به همان مبحث تشخیص DNA نیز برمی گردد.
الکتروفورز ژل به طور پیچیده ای امکان جداسازی مولکول های بیولوژیکی را براساس روش های فیزیکی و شیمیایی به صورت کامل و دقیق مانند پروتئین های انگشت گذاری، روش های بلاتینگ، توالی های DNA و … فراهم می کند.تاریخچه الکتروفورز نشان می دهد که این روش در قرن بیست و یکم بسیار پیشرفت کرده و تغییرات زیادی را در تحقیقات زیست شناسی به وجود آورده است.
