Сущность метода электрофореза

1. Электрофорез

План
1.Понятие об электрофорезе.
2. Сущность метода электрофореза.
3. Принципы классификации электрофореза.
4. Электрофоретические методы.
4. Применение электрофореза и в научных
исследованиях, в медицине и др.
5. Гальванофорез, его особенности и
применение.

2. 1. Понятие об электрофорезе

1. Понятие об электрофорезе
Электрофорез впервые открыто профессорами Московского университета П.
И. Страховым и Ф. Ф. Рейссом в 1809 году.
Термин "электрофорез" состоит из двух частей – "электро" и "форез", где
"электро" означает электрический ток, а "форез" переводится с греческого как
перенос.
Электрофорез – один из наиболее распространенных методов молекулярной
биологии и биохимии, используемый для разделения биологических
полимерных молекул, таких как нуклеиновые кислоты и белки, а также их
фрагментов

3. Сущность метода электрофореза

• Сущность метода электрофорез а основан на явлении
миграции заряженных микрочастиц в жидкой среде (в
буферном растворе) под действием электрического поля.
• В электрическом поле положительно заряженные частицы
перемещаются к отрицательному электроду — катоду,
отрицательно заряженные частицы к положительному
электроду — аноду.
• Скорость движения зависит от массы частиц, и их заряда в
данных условиях, благодаря чему электрофорез позволяет
разделять смеси веществ на составляющие их компоненты

4. Принципы классификации электрофореза

1.В зависимости от цели различают:
-Аналитический электрофорез – разделение смеси веществ с
целью их качественного и количественного анализа;
•-Препаративный электрофорез – разделение с последующим
выделением фракций для их участия в конкретных биохимических
процессах.
2.В зависимости от заряда источника тока различают:
•-катафорез — когда обрабатываемая поверхность имеет
отрицательный электрический заряд (то есть подключена к
отрицательному контакту источника тока) и
•-анафорез — когда заряд поверхности положительный.

5.

3.По степени денатурации разделяемых белков
различают: нативный электрофорез и
электрофорез в денатурирующих условиях
В отличие от нативного электрофореза ,
электрофорез в денатурирующих условиях
предполагает применение химических
реагентов , разрушающих пространственную
структуру разделяемых белков..

6.

• 4. В зависимости от носителя электрофорез
может быть: без носителя, на
фильтровальной бумаге, на пленках из
ацетата из целлюлозы, в крахмальном геле,
в агаровом и агарозном
гелях, в полиакриламидном геле.
5.В зависимости от ориентации носителя
(геля, бумаги, др.) электрофорез может
быть вертикальным или горизонтальным.

7. Электрофоретические методы

• 1. Зональный. В случае зонального электрофореза смешивание
разделенных зон может быть предотвращено. При этом методе
разделение производят в закрепленной среде..
• 2. Изофокусирование. Это метод разделения белков,
основанный на перемещении их молекул под действием
постоянного электрического тока в область с величиной рН,
соответствующей изоэлектрической точке данного белка.
Каждый белок мигрирует к соответствующему электроду и
прекращает движение, попадая в зону с pH = pJ (фокусируется).
Таким образом, молекулы, имеющие одинаковую
изоэлектрическую точку, сконцентрируются в узкой зоне.
• 3. Изотахофорез. Этот метод характеризуется тем, что через
некоторое время после разделения зон устанавливается
состояние равновесия, при котором ширина зон в дальнейшем
не изменяется.

8. Применение электрофореза

• В научных исследованиях. Электрофорез
является одним из наиболее важных методов
для разделения и анализа компонентов
веществ в химии, биохимии и молекулярной ;
• В медицине;
• Для окраски автомобилей,;
• В химической промышленности;
• Для осаждения дымов и туманов;
• Для изучения состава растворов и др.

9.

• Электрофорез в агарозном геле – стандартный
метод, используемый для разделения молекул
ДНК и РНК по их размеру и определение
размера по маркеру;
• -определения примерного количества ДНК по
яркости свечения
• -идентификации и очистки фрагментов ДНК.
• С помощью этого метода можно разделить
смеси фрагментов ДНК, которые не могут
быть разделены другими способами,
например, центрифугированием.

10.

• Разделение фрагментов ДНК происходит из-за
наличия у них заряда.
• Фосфатные остатки у нуклеотидов придают всей
ДНК отрицательный заряд. Это делает ее
растворимой в воде и привлекает ее к
положительному(+) электроду.
• Поэтому, если поместить ДНК в электрическое
поле, то она будет двигаться от минуса к плюсу.
Чтобы ДНК не сильно бежала к плюсам, ее можно
перемещать в какой-нибудь вязкой среде. Для этого
и нужен агарозный гель (что-то очень похожее по
консистенции на холодец или желе)

11.

Скорость миграции ДНК через агарозный гель при электрофорезе определяется 5 главными
параметрами:
- размерами молекул ДНК. Фрагменты ДНК, имеющие наименьшие размеры приближаются
быстрее всего к + электроду, в то время как фрагменты более большие остаются
максимально близко к минусу;
- концентрацией агарозы. Увеличение концентрации агарозы в геле уменьшает скорость
миграции днк и позволяет разделять малые фрагменты днк;
- напряженности электрического поля. Чем больше напряжение тем быстрее проходит форез
но слишком сильное напряжение нагреет буфер а это недопустимо;
-конформации ДНК. Кольцевые плазмиды(неразрезанные рестриктазами) двигаются с другой
скоростью чем линейные или суперскрученные. ДНК, имеющие одинаковую молекулярную
массу, но разные конформации перемещаются в электрическом поле с разными скоростями;
-состав оснований ДНК и температуры (слабо зависит). Обычно электрофорез проводят при
комнатной температуре.
Те же базовые принципы электрофореза могут использоваться для разделения РНК и
протеинов

12. Электрофорез в медицине (физиотерапии)

Принцип действия лекарственного электрофореза
В основе электрофореза лежит процесс электролитической диссоциации. Химическое
вещество, являющееся лекарством, распадается на ионы в водном растворе. При
пропускании электрического тока через раствор с медицинским препаратом ионы лекарства
начинают перемещаться, проникают через кожу, слизистые оболочки, и попадают в организм
человека.
Ионы лекарственного вещества проникают в ткани по большей части через потовые железы,
но небольшой объем способен проходить и через сальные железы. Лекарственное вещество
после проникновения в ткани через кожу равномерно распределяется в клетках и
межклеточной жидкости. Электрофорез позволяет доставить лекарственный препарат в
неглубокие слои кожи – эпидермис и дерму, откуда он способен всасываться в кровь и лимфу
через микрососуды. Попав в кровоток и лимфоток, медицинский препарат доставляется ко
всем органам и тканям, но максимальная концентрация сохраняется в области введения
лекарства.
Количество лекарственного вещества, которое может всосаться в ткани из раствора при
проведении процедуры электрофореза, зависит от множества факторов

13.

• Основные факторы, влияющие на степень всасывания лекарства
при доставке его электрофорезом:
степень диссоциации;
• размер и заряд иона;
• свойства растворителя;
• концентрация вещества в растворе;
• плотность электрического тока;
• длительность процедуры;
• возраст человека;
• состояние кожных покровов;
• общее состояние организма

14.

Лечебные эффекты лекарственного электрофореза
Лекарственный препарат, доставленный в организм при помощи
электрофореза, воздействует несколькими механизмами:
1. Рефлекторный механизм (ионные рефлексы).
2. Гуморальный (системный) механизм.
3. Местный механизм.
Рефлекторный компонент терапевтического действия лекарства формируется
за счет опосредованных влияний.
Гуморальный компонент оказывает системное воздействие за счет
проникновения лекарственного вещества в кровоток и лимфоток, и влияния
на многие органы и ткани.
Местное действие электрофореза обусловлено высокой концентрацией
лекарства в месте введения.

15.

• Электрофорез оказывает следующие терапевтические эффекты:
противовоспалительный – анод;
• обезвоживающий (способствует выходу жидкости из тканей и сходу
отеков) – анод;
• обезболивающий – анод;
• успокаивающий – анод;
• сосудорасширяющий – катод;
• расслабляющий (особенно в отношении мышц) – катод;
• нормализация обмена веществ, питания органов и тканей – катод;
• секреторный (выработка и выброс в кровь биологически активных
веществ) – катод

16.

Преимущества электрофореза перед методами введения лекарства через
рот, внутривенно или внутримышечно
Электрический ток позволяет активизировать физико-химические и обменные процессы, а
также клеточные взаимодействия в тканях организма. Введение лекарственного препарата при
помощи электрофореза имеет следующие преимущества перед доставкой вещества через рот,
внутривенно или внутримышечно:
пролонгированный эффект лекарства за счет создания в коже депо, и медленного
высвобождения средства в кровоток;
медленное выведение лекарства из организма;
снижение эффективной терапевтической дозы;
возможность доставить лекарство в нужную область организма;
низкий риск развития побочных эффектов;
доставка лекарственного препарата сразу в активированной форме;
безболезненная доставка лекарства в нужную область тела;
сохранность нормальной структуры тканей при введении лекарства.
Сочетание действия электрического тока и лекарства позволяет значительно снизить дозу
медицинского препарата, поскольку даже невысокие концентрации вещества обладают
терапевтическим эффектом. Если лекарство вводить в таких низких дозах через рот (в виде
таблеток), внутривенно или внутримышечно, то оно не будет оказывать сколько-нибудь
значимого терапевтического эффекта. Электрический ток позволяет увеличить активность
препарата, вводимого при помощи электрофореза, что позволяет применять более низкие
дозировки.

17.

Основные показания к применению электрофореза:
патология сердечно-сосудистой системы (растворы кальция);
атеросклероз (растворы йода, новокаина);
гипертония (растворы брома, кофеина, магнезии, калия, йода, новокаина);
гипотония;
рубцы, сформировавшиеся после хирургических вмешательств, травм или
воспалений (растворы йода, лидазы, ронидазы);
себорея;
купероз;
тяжи из соединительной ткани, в том числе спайки (растворы йода, лидазы,
ронидазы);
келоидные рубцы (растворы йода, лидазы, ронидазы);
контрактура Дюпютриена (растворы йода, лидазы, ронидазы);
ожоги (растворы йода, лидазы, ронидазы);

18.

патология суставов и костей – артриты, полиартриты, остеохондроз позвоночника, болезнь Бехтерева
(растворы салицилатов);
патология глаз;
патология ЛОР-органов (тонзиллит, гайморит, отит и т.д.);
хронические вялотекущие воспаления женских половых органов – эндоцервицит, эндометриоз, кольпит,
эндометрит, эрозия шейки матки (растворы антибиотиков, например, тетрациклина);
воспалительные заболевания мочеполовых органов – простатит, цистит, пиелонефрит и т.д.;
хронический бронхит (растворы антибиотиков);
патология нервной системы – невриты, радикулиты, плекситы, невралгии (новокаин);
травмы спинного или головного мозга;
нарушения сна;
патология пищеварительной системы (гастрит, язва желудка и двенадцатиперстной кишки, холецистит,
гепатит, колит);
неврозы;
мигрень;
воспалительные заболевания полости рта и зубов - стоматиты.

19.

При лечении ушибов, разрывов и растяжений связок, отеков, гнойных воспалений, болевого
синдрома, язв трофического характера, лучше использовать растворы лекарственных
препаратов, приготовленные на аптечном Димексиде, а не на дистиллированной воде.
Терапию электрофорезом применяют в составе комплексного лечения тяжелых патологий с
длительным течением. Электрофорез нельзя рассматривать в качестве панацеи или
изолированного метода, гарантирующего полное излечение от хронического патологического
процесса. Данный метод необходимо использовать в сочетании с иными лечебными
манипуляциями, в том числе приемом медикаментов.
Лекарственный электрофорез имеет различные дозировки, которые обусловлены
длительность воздействия (от 10 минут до получаса) и плотностью тока (0,03—0,08 мА/см2).
Дети и пожилые люди должны получать электрофорез в более низкой дозе, которая на треть
или четверть ниже, чем для взрослого человека. Обычный курс лечения составляет от 10 до
20 сеансов. Сеансы электрофореза проводятся ежедневно, или через день. После
прохождения полного курса его можно повторить вновь при необходимости, но не ранее, чем
через 2-3 месяца.

20.

Противопоказания к электрофорезу
Несмотря на универсальность и доступность, метод электрофореза имеет ряд
противопоказаний, при наличии которых применять его категорически воспрещается.
Основные противопоказания для электрофореза:
сердечная недостаточность;
острая фаза воспалительного процесса;
повышенная температура тела;
нарушения свертываемости крови с наличием кровоточивости и склонности к кровотечениям;
экзема;
непереносимость электрического тока;
аллергия или чувствительность к препарату, который требуется ввести при помощи
электрофореза.
острые гнойные воспалительные заболевания, СН II—III степени, ГБ III стадии, лихорадка,
тяжелая форма бронхиальной астмы, дерматиты или нарушение целостности кожи в местах
наложения электродов, злокачественные новообразования

21.

Вещества, используемые при электрофорезе:
-новокаин (обезбаливающий),
-анальгин, баралгин или салицилат натрия (обезболивающий и противовоспалительнй),
- серы (сохранение целостности и структуры суставного хряща),
- цинка или лития.
(необходимы для нормальной жизнедеятельности и функционирования соединительной ткани, связок,
сухожилий, суставной капсулы и суставных сумок),
- йода.
(обладает хорошим рассасывающим воздействием),
- никотиновой кислоты.
(обладает выраженным сосудорасширяющим воздействием),
- алоэ или грязевых отжимов (обладают трофическим и рассасывающим воздействием, улучшают питание
и кровобращение тканей, снимают боли),
-лечебной грязи (электрогрязелечение).
(обладают трофическим и рассасывающим воздействием, улучшают питание и кровобращение тканей,
снимают боли),
- бишофита.
Бишофит - природный минерал, продукт донных отложений, добываемый в Волгоградской области.
Содержит комплекс минеральных солей с высоким содержанием Ca2+, Mg2+, K+, Cl—, HCO3—, HSO4—.
Добывается в Волгоградской области. Применяется для лечения методом аппликаций (компрессов),
обладает электрофоретичностью, вводится гальваническим током с обоих полюсов (с катода и с анода).
Бишофит обладает трофическим и рассасывающим воздействием, улучшает питание и кровобращение
тканей, уменьшает выраженность болей. Преимущество бишофита — в биполярном введении, так как
эффект оказывают одновременно и положительно, и отрицательно заряженные ионы..

22.

• Для проведения процедур ГВ и ЛЭ используются
физиотерапевтические аппараты "ЭЛФОР-ПРОФ", "ЭЛФОР" и
"Поток-1".
• Аппараты "ЭЛФОР-ПРОФ" и "Поток-1" предназначены для
использования в лечебных и оздоровительных учреждениях
(больницы, поликлиники, санатории, санаториипрофилактории). Они выполнены по 2-му классу
электробезопасности (питание от сети 220B/50-60 Гц, без
заземления) в виде настольной или настенной портативной
конструкции.
• "ЭЛФОР" - это универсальный аппарат карманного формата с
автономным электрическим питанием (9 В) от батареи типа
"Корунд" или аккумулятора (3-й класс электробезопасности),
который используется в лечебных учреждениях любого типа и
профиля, косметических салонах, а также пациентами в
домашних условиях. Напряжение питания аппарата "ЭЛФОР"
составляет не более 9 В, максимальный ток, проходящий через
электроды аппарата составляет не более 20 мА, габаритные
размеры корпуса - 60х120х34 мм, а масса - не более 200 г

23. Гальванофорез

• Гальванофорез — введение ионов веществ (например: лекарств) в
электропроводную среду посредством приложения электродвижущей
силы (ЭДС).
• Отличие от электрофореза:
• - для создания ЭДС применяются не стационарные источники тока, а
мобильные устройства малых размеров. Такие устройства могут быть,
например, установлены в зуб пациенту на несколько дней или недель.
В течение продолжительного периода гальванический элемент
обеспечивает прохождение слабого электрического тока (в несколько
микроампер) через ткани, в которые намечена доставка
определенных веществ.
• - Электрофорез — процедура, которую проводят в медицинском
кабинете. При гальванофорезе пациент находится вне лечебного
учреждения. Слабые токи не представляют никакой опасности и не
имеют осложнений и противопоказаний.

24.

• -Гальванофорез осуществляется при помощи
специальных устройств, устанавливаемых в корневые
каналы зубов. Устройства могут быть выполнены в виде
штифта, либо другой конструкции из металлов,
составляющих гальванопару. Под воздействием
электрических полей, создаваемых гальваническими
штифтами (устройствами для гальванофореза)
Гидроокись меди-кальция (ГМК) мигрирует в
микроканалы и дентинные трубочки присоединяет к
иону меди серу, отнимая ее у аминокислот белков,
находящихся в структурах тканей зубов и тем асмым
вызывает протеолиз находящихся там микробных тел и
остатков клеточных структур больного зуба.
• Таким образом в стоматологии — гальванофорез —
специальный метод для долговременной дезинфекции
системы корневых каналов зубов.

25.

1.Что такое электрофорез, кем и когда он открыт?
2. Что такое гальванофорез?
2. Чем отличается гальванофорез от электрофореза?
3. Каковы принципы классификации электрофореза?
4. Перечислите основные методы электрофореза?
5.В каких целях используется электрофорез в научных
целях?
• 6. В чем преимущества лечебного электрофореза? При
каких заболеваниях применяется электрофорез?
• Какие противопоказания к электрофорезу вы знаете?
• На какие группы делятся вещества, используемые при
электрофорезе?