Historia de la electroforesis

La historia de la electroforesis para la separación molecular y el análisis químico comenzó con el trabajo de Arne Tiselius en 1931, mientras que en el siglo XXI se siguen desarrollando nuevos procesos de separación y técnicas de análisis de especiación química basados en la electroforesis . ^[1] Tiselius, con el apoyo de la Fundación Rockefeller , desarrolló el "aparato Tiselius" para la electroforesis de límites móviles , que se describió en 1937 en el conocido artículo "Un nuevo aparato para el análisis electroforético de mezclas coloidales". ^[2] El método se difundió lentamente hasta la aparición de métodos efectivos de electroforesis en zona en las décadas de 1940 y 1950, que utilizaban papel de filtro o geles como medios de soporte. En la década de 1960, los métodos de electroforesis en gel cada vez más sofisticados hicieron posible separar moléculas biológicas en función de pequeñas diferencias físicas y químicas, lo que ayudó a impulsar el auge de la biología molecular . La electroforesis en gel y las técnicas relacionadas se convirtieron en la base de una amplia gama de métodos bioquímicos, como la huella de proteínas , el Southern blot , otros procedimientos de transferencia, la secuenciación de ADN y muchos más. ^[3]

Antes de Tiselius

Los primeros trabajos sobre el principio básico de la electroforesis datan de principios del siglo XIX, basándose en las leyes de electrólisis de Faraday propuestas a finales del siglo XVIII y otras teorías electroquímicas tempranas . El fenómeno electrocinético fue observado por primera vez en 1807 por los profesores rusos Peter Ivanovich Strakhov y Ferdinand Frederic Reuß en la Universidad de Moscú , ^[4] quienes notaron que la aplicación de un campo eléctrico constante hacía que las partículas de arcilla dispersas en el agua migraran.

Los experimentos de Johann Wilhelm Hittorf , Walther Nernst y Friedrich Kohlrausch para medir las propiedades y el comportamiento de pequeños iones que se desplazaban a través de soluciones acuosas bajo la influencia de un campo eléctrico condujeron a descripciones matemáticas generales de la electroquímica de soluciones acuosas. Kohlrausch creó ecuaciones para concentraciones variables de partículas cargadas que se desplazaban a través de una solución, incluidos límites móviles definidos de partículas migratorias. A principios del siglo XX, los electroquímicos habían descubierto que dichos límites móviles de partículas cargadas podían crearse con tubos de vidrio en forma de U. ^[5]

En la década de 1860, August Toepler desarrolló métodos de detección óptica de límites móviles en líquidos ; Toepler midió las sombras ( schlieren ) o ligeras variaciones en las propiedades ópticas en soluciones no homogéneas. Este método, combinado con los métodos teóricos y experimentales para crear y analizar límites móviles cargados, formaría la base del método de electroforesis de límites móviles de Tiselius . ^[6]

Desarrollo y difusión del aparato de Tiselius

El aparato diseñado por Arne Tiselius en 1931 permitió una serie de nuevas aplicaciones de la electroforesis en el análisis de mezclas químicas. Su desarrollo, financiado en gran medida por la Fundación Rockefeller , fue una extensión de los estudios de doctorado anteriores de Tiselius. Con más ayuda de la Fundación Rockefeller, el costoso aparato de Tiselius se construyó en varios centros importantes de investigación química.

Después de Tiselius

A finales de la década de 1940, los nuevos métodos de electroforesis comenzaron a abordar algunas de las deficiencias de la electroforesis de límite móvil del aparato de Tiselius, que no era capaz de separar por completo compuestos electroforéticamente similares. En lugar de moléculas cargadas que se mueven libremente a través de soluciones, los nuevos métodos utilizaban matrices sólidas o de gel para separar los compuestos en bandas discretas y estables (zonas); en 1950, Tiselius denominó a estos métodos " electroforesis de zona ".

La electroforesis de zona encontró una amplia aplicación en bioquímica después de que Oliver Smithies introdujera el gel de almidón como sustrato electroforético en 1955. El gel de almidón (y más tarde la poliacrilamida y otros geles) permitieron la separación eficiente de proteínas, haciendo posible con una tecnología relativamente simple analizar mezclas complejas de proteínas e identificar pequeñas diferencias en proteínas relacionadas.

A pesar del desarrollo de métodos de electroforesis de alta resolución, el control preciso de parámetros como el tamaño de poro y la estabilidad de los geles de poliacrilamida seguía siendo un gran desafío en el siglo XX . Estos problemas técnicos se resolvieron finalmente a principios de la década de 2000 con la introducción de un tiempo de polimerización estandarizado para los geles de poliacrilamida, lo que hizo posible por primera vez fraccionar concentraciones fisiológicas de cofactores de iones metálicos altamente purificados y proteínas asociadas en cantidades cuantitativas para el análisis de la estructura . ^[7]

Aplicación generalizada

Desde la década de 1950, los métodos de electroforesis se han diversificado considerablemente y aún se están desarrollando nuevos métodos y aplicaciones como la electroforesis de afinidad , la electroforesis capilar , la electrotransferencia , el ensayo de desplazamiento de movilidad electroforética , la electroforesis de flujo libre , la isotacoforesis , la PAGE nativa preparativa y la electroforesis en gel de campo pulsado . ^[7]

Véase también

Notas

^ Malhotra, P. (2023). Química analítica: técnicas y métodos básicos . Springer, ISBN 9783031267567. pág. 346.
^ Tiselius, Arne (1937). "Un nuevo aparato para el análisis electroforético de mezclas coloidales". Transactions of the Faraday Society . 33 : 524–531. doi :10.1039/TF9373300524.
^ Michov, B. (1995). Electroforesis: teoría y práctica . De Gruyter, ISBN 9783110149944. pag. 405.
^ Reuss, FF (1809). "Sur un nuevo efecto de la electricidad galvanizada". Mémoires de la Société Impériale des Naturalistes de Moscou . 2 : 327–37.
^ Vesterberg, págs. 4-5
^ Vesterberg, pág. 5
^ ab Michov, B. (2022). Fundamentos de electroforesis: teoría y práctica esenciales. De Gruyter, ISBN 9783110761627. doi :10.1515/9783110761641. ISBN 9783110761641.

Referencias

Vesterberg, Olof (1989). "Historia de los métodos electroforéticos", Journal of Chromatography , volumen 480, págs. 3-19.

[1] Malhotra, P. (2023). Química analítica: técnicas y métodos básicos . Springer, ISBN 9783031267567. pág. 346.

[2] Tiselius, Arne (1937). "Un nuevo aparato para el análisis electroforético de mezclas coloidales". Transactions of the Faraday Society . 33 : 524–531. doi :10.1039/TF9373300524.

[3] Michov, B. (1995). Electroforesis: teoría y práctica . De Gruyter, ISBN 9783110149944. pag. 405.

[4] Reuss, FF (1809). "Sur un nuevo efecto de la electricidad galvanizada". Mémoires de la Société Impériale des Naturalistes de Moscou . 2 : 327–37.

[5] Vesterberg, págs. 4-5

[6] Vesterberg, pág. 5

[:7-7] Michov, B. (2022). Fundamentos de electroforesis: teoría y práctica esenciales. De Gruyter, ISBN 9783110761627. doi :10.1515/9783110761641. ISBN 9783110761641.