STEP #12 - Il Cinema

 La tecnica dell'elettroforesi è utilizzata per analizzare e ricostruire il Dna, nella cinematografia moderna è quindi importante la sua presenza, in particolare serie tv come "CSI", "NCIS" spesso mostrano i protagonisti al lavoro in laboratori chimici in cui si analizzano campioni prelevati da scene del crimine che grazie alla ricostruzione del DNA portano all'individuazione di un colpevole. In questa scena della serie "CSI" per esempio avviene l'analisi automatizzata tramite un macchinario di un frammento di DNA

STEP #11 - I Costruttori

 Gli strumenti da elettroforesi erano inizialmente creati in maniera artigianale ed indipendente nei laboratori di università e centri di ricerca, veri e propri costruttori industriali sono comparsi solo in tempi relativamente recenti. 
Uno dei grandi produttori attualmente operanti è "Sebia", azienda fondata negli stati uniti nel 1967, diventata poi multinazionale e che ha introdotto nel 1993 il sistema "HYDRASIS" capace di effettuare tutti i tipi di elettroforesi su gel d'agarosio, altro sistema è "CAPILLARIS" creato nel 2001 che permette di automatizzare tutto il processo.                                                                    In Italia è "Seleo" il costruttore più noto, fondata nel 1994 l'azienda è specializzata nella progettazione e produzione di strumentazione diagnostica anche OEM nonché di componenti meccanici di precisione, optoelettronica e  controllo del movimento. La Seleo svolge anche attività di ricerca in collaborazione con alcuni centri di ricerca europei ed italiani nel settore dei sensori elettrochimici (biosensori) utilizzati nell’analisi dei parametri enologici.

STEP #10 - I Libri

Di seguito è riportata una bibliografia relativa allo strumento ed alla tecnica dell'elettroforesi:

• R. Audubert, S. de Mende, "Principles of Electrophoresis", Londra, 1959
• "Enciclopedia internazionale di chimica", Roma, 1971
• L. P. Cawley, Elettroforesi e immunoelettroforesi, Padova, 1975.
• Biji T Kurien, R Hal Scofield, "Protein Electrophoresis: Methods and Protocols", Totowa (NJ), 2016
• • Hideharu Shintani, 
  • J. Polonský, "
  Handbook of Capillary Electrophoresis Applications", Dordrecht: Springer, 1997

 

STEP #09 - Gli inventori

Il fenomeno dell'elettroforesi fu descritto per la prima volta nel 1807 da Ferdinand Friedrich Reuss, che osservò la migrazione di particelle di argilla immerse in acqua in presenza di un campo elettrico esterno.

Il primo dispositivo per svolgere l'elettroforesi fu realizzato nel 1937 dal biochimico svedese Arne Tiselius.

Egli nacque a Stoccolma nel 1902, la sua attività scientifica prese il via quando divenne assistente di ricerca nel laboratorio del prof. Svedberg nel 1925 e conseguì la laurea in dottore nel 1930 con la tesi: “The moving-boundary method of studying the electrophoresis of proteins”

Divenne coordinatore presso l'istituto di biochimica dell'università di Upssala.

Sotto la guida di Tiselius questo istituto ha contribuito allo sviluppo e al miglioramento di una serie di metodi utili in biochimica, come l'elettroforesi, la cromatografia, la partizione di fase, la filtrazione su gel, ecc. Questi metodi e altri sono stati applicati a studi di sostanze di grande peso molecolare come principalmente proteine ​​ed enzimi, ma anche polisaccaridi (destrano) e acidi nucleici.

Grazie alle sue ricerche proprio sull'elettroforesi delle proteine, egli vinse il Premio Nobel per la chimica nel 1948

STEP #08 - I materiali

 L’elettroforesi avviene all’interno di un tubo di solito realizzato in silice fusa o teflon, rivestito da uno strato protettivo di poliammide che lo rende resistente ma anche maneggevole. 

schema dello strumento, ben visibile il tubo capillare in cui migrano le specie chimiche

Questo tipo di realizzazione permette di minimizzare i problemi derivanti dallo sviluppo di calore che, tradizionalmente, limitano le tecniche elettroforetiche, in quanto causa di gradienti di temperatura non uniformi, cambiamenti locali di viscosità e conseguenti zone allargate. I polimeri sono materiali relativamente recenti, hanno dato grande impulso alla tecnologia, furono scoperti grazie a studi sulla cellulosa. 

Infine componenti fondamentali dello strumento sono gli elettrodi, essi sono filamenti di platino, oro o metallo conduttore ed inerte, perchè non prendano parte alla reazione miscelandosi alle specie in soluzione. Questi metalli "nobili", sono conosciuti fin dall'antichità sono simbolo di prestigio, erano principalmente indossati a scopo ornamentale, oggi sono apprezzati anche per le loro grandi caratteristiche chimico-fisiche.

 

STEP#07 - Il mito

Nella mitologia e nella tradizione della storia umana è sempre stato forte il desiderio della conoscenza del mondo circostante e soprattutto della sua composizione, ne è testimonianza per esempio la nascita dell'alchimia, la disciplina che aveva come scopo la ricerca della "pietra filosofale", capace di tramutare l'oro in metalli vili.

 

Un alchimista al lavoro nel suo laboratorio, incisione xilografica, secolo XVII, Fototeca Gilardi  

La disciplina fondeva pratiche magiche e filosofiche, ed era un primo accenno a quella che sarebbe stata la chimica, era quindi forte il desiderio di individuare sostanze e composti, per poterli sperimentare e crearne di nuovi, scoprendo man mano i meccanismi che regolano la materia e le sue trasformazioni. 

STEP #06 - Il simbolo

 

Immagine tratta da uno dei tanti siti di informazione scientifica che trattano temi magari poco noti al grande pubblico e ne diffondono la conoscienza, essa illustra bene il funzionamento dello strumento, ha quindi uno scopo principalmente "didattico" e quindi risulta chiara e di facile lettura.

-Fonte:

Strephonsays.com

STEP #05-Il principio fisico

 L'elettroforesi avviene in un fluido, liquido o gel, in cui siano presenti cariche elettriche libere dotate quindi di una certa mobilità. Essa dipende dalle loro dimensioni, dalla carica, dalla natura e dalla loro concentrazione.  La mobilità elettroforetica, ovvero la grandezza che quantifica l'attitudine di una sostanza a sottoporsi al trattamento è espressa dalla formula:                                       

                                                            μ = v/E, con: v = E*q/f

e dipende quindi dalle seguenti grandezze:

v = velocità di migrazione 

E = gradiente di voltaggio del campo elettrico 

q = carica della particella 

f = coefficiente frizionale del mezzo

STEP #04- La scienza

Lo strumento permette di sfruttare le cariche elettriche esistenti in alcune sostanze per individuarle e separarle all'interno di un sistema. Il fenomeno dell'elettroforesi fu descritto per la prima volta nel 1807 da Ferdinand Friedrich Reuss, che osservò la migrazione di particelle di argilla immerse in acqua in presenza di un campo elettrico esterno. 

Il primo dispositivo per svolgere l'elettroforesi fu realizzato nel 1937 dal biochimico svedese Arne Tiselius, che grazie alle sue ricerche sull'elettroforesi delle proteine vinse il Premio Nobel per la chimica nel 1948 con la pubblicazione:“The moving-boundary method of studying the electrophoresis of proteins”.

STEP #03-Glossario

• Cataforesi : spostamento verso il catodo di particelle colloidali cariche positivamente, sotto l’azione di un campo elettrico

• Anaforesi: spostamento verso l’anodo di particelle colloidali cariche negativamente sotto l’azione di un campo elettrico

• Elettrodo: Conduttore, di forma e natura opportuna, che adduce corrente o crea un campo elettrico in un mezzo 

• Anodo: elettrodo a potenziale più alto di una cella elettrolitica, di un tubo elettronico o, in generale, di un apparecchio elettrico destinato a far passare corrente elettrica attraverso un elemento conduttore

• Catodo: elettrodo che, in una cella elettrolitica o in un tubo a scarica, ha potenziale negativo rispetto all'anodo 

• Carica elettrica: grandezza fisica caratteristica dei corpi elettrizzati, che li rende sensibili a campi elettrici

-Fonte:

Treccani, "dizionario lingua italiana"

STEP #02- L'immagine

 Apparato per elettroforesi utilizzato dal due volte premio Nobel Fred Sanger negli anni cinquanta

-Fonte:

 https://it.wikipedia.org/wiki/File:Electrophoresis_apparatus.jpg

STEP #01- Il nome

L'elettroforesi è un metodo che permette di separare le macromolecole, lo strumento in grado di utilizzare questo metodo permette in particolare di separare le proteine sulla base della loro massa molecolare e carica elettrica.

Electrophoresis, électrophorèse, elektrophorese, queste le traduzioni in inglese, francese e tedesco, nelle tre lingue è evidente la comune etimologia, essa deriva dalla lingua greca, dalle parole "elettro" e ϕόρησις "trasporto", dal tema di ϕορέω "trasportare".