Fundamentos de la Electroforesis y Separación de Macromoléculas

¿Qué es la Electroforesis?

La electroforesis es una técnica de separación que se basa en la migración diferencial de partículas cargadas en un gradiente de potencial. En términos generales, consiste en la separación de sustancias mediante el paso de una corriente eléctrica.

Aplicaciones Principales

El principal campo de aplicación de la electroforesis es la separación de macromoléculas biológicas, específicamente proteínas y ácidos nucleicos.

Componentes del Sistema Electroforético

El sistema consta de tres partes fundamentales:

• Fase líquida: Constituida por un líquido que contiene electrolitos que facilitan su conductividad.
• Fase sólida (soporte): Está en contacto con la fase líquida (por ejemplo, papel de filtro, etc.).
• Fase gaseosa: Atmósfera de la cámara donde se realiza la separación.

El Proceso de Separación y Equilibrio

Antes de iniciarse la separación, el sistema debe encontrarse en equilibrio termodinámico, lo que implica que:

• La temperatura sea uniforme.
• Los potenciales químico y eléctrico sean los mismos en todo el sistema.
• Las fuerzas mecánicas estén equilibradas.

Cuando los analitos son introducidos en el sistema, se rompe este equilibrio. El resultado final es un desplazamiento diferencial, según la carga y a diferente velocidad, dependiendo de las características de las especies cargadas.

Fenómenos de Transporte en Disolución

Principales Mecanismos

• Difusión: Provocado por la existencia de gradientes de concentración que favorecen el transporte hacia zonas de menor concentración de cada especie.
• Migración: Movimiento de las especies producido por una fuerza externa que es impuesta al medio. La movilidad es mayor al aumentar la carga y disminuir el radio iónico.

Factores que Influyen en la Separación

La separación electroforética está relacionada directamente con la carga y el radio iónico, el gradiente de potencial y el tiempo de aplicación de ese gradiente. Otros factores adicionales son:

• Concentración del electrolito.
• Cambios químicos: Las sustancias que interaccionan con las especies a separar suponen una alteración del comportamiento electroforético.
• Electroósmosis: Movimiento de partículas cargadas y no cargadas. Cuando se aplica el potencial eléctrico, la superficie del sólido adquiere una carga negativa y atrae al contraión (principalmente iones H₃O⁺).
• Convección: Fenómeno no deseable en electroforesis. Consiste en el transporte de todo tipo de especies cargadas y no cargadas en el sistema causado por un movimiento al aplicar un campo eléctrico al sistema.
• Flujo térmico: Al pasar una corriente se produce calor. Por tanto, el sistema electroforético no es isotérmico. Debido a la existencia de diferencias de temperatura, se produce un flujo térmico.

Fenómenos de Transporte en un Medio Estabilizante

Los medios deben estar estabilizados para garantizar la precisión del proceso. Los más empleados son:

1. Soportes compactos con una microestructura interna capilar.
2. Geles de agarosa, almidón o poliacrilamida.

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