Електрокінетичні явища. Електрофорез

Електрокінетичні явища відображають зв’язок, який існує між рухом фаз дисперсної системи щодо один одного і електричними властивостями кордону розділу цих фаз. Розрізняють чотири види електрокінетичних явищ – електрофорез, електроосмос, потенціал течії (протікання) і потенціал осідання (седиментації). Електрокінетичні явища відкриті Ф. Ф. Рейссом. В шматок вологої глини він завантажив на деяку відстань дві скляні трубки, в які насипав трохи кварцового піску, налив води до однакового рівня і опустив електроди.

Пропускаючи постійний струм, Рейсс встановив, що в анодному просторі вода над шаром піску стає каламутною внаслідок появи суспензії глинистих часток, разом з тим рівень води в коліні знижується; в катодній трубці вода залишається прозорою, але рівень її підвищується. За результатами досвіду можна зробити висновок: частинки глини, що рухаються до позитивного електрода, заряджені негативно, а прилеглий шар води заряджений позитивно, так як переміщається до негативного полюса.

Явище руху заряджених частинок дисперсної фази щодо часток дисперсійного середовища під дією електричного поля отримало назву електрофорезу. Явище руху рідини відносно твердої фази через пористе тверде тіло (мембрану) називається електроосмос. В умовах описаного досвіду спостерігалося одночасно два електрокінетичних явища – електрофорез і електроосмос. Пересування колоїдних частинок в електричному полі є яскравим доказом того, що колоїдні частинки несуть на своїй поверхні заряд.

Колоїдну частинку – міцели можна розглядати як величезний за розміром складний іон. Колоїдний розчин під дією постійного струму піддається електролізу, колоїдні частинки переносяться до анода або катода (залежить від заряду колоїдної частинки). Таким чином, електрофорез є електролізом високодисперсної системи.

Пізніше були виявлені 2 явища, протилежні електрофорезу і електроосмосу. Дорн виявив, що при осіданні будь-яких часток в рідині, наприклад піску у воді, виникає ЕРС між 2 електродами, введеними в різні місця стовпа рідини, зване потенціалом седиментації (ефект Дорна).

При продавлюванні рідини через пористу перегородку, по обидва боки якої знаходяться електроди, також з’являється ЕРС – потенціал течії (протікання).

Колоїдна частинка рухається зі швидкістю, пропорційної величині ζ-потенціалу. Якщо в системі складна суміш, то можна вивчити і розділити її, використовуючи метод електрофорезу, заснований на електро-форетичній рухливості частинок. Це широко використовується в медико-біологічних дослідженнях у вигляді макро і мікроелектрофорезу.

Створюване електричне поле викликає рух частинок дисперсної фази зі швидкістю, пропорційної величині ζ-потенціалу, яке можна спостерігати з переміщення кордону розділу між досліджуваним розчином і буфером за допомогою оптичних пристосувань. В результаті суміш розділяється на ряд фракцій. При реєстрації отримують криву з декількома піками, висота піку – кількісний показник вмісту кожної фракції. Цим методом вдається виділити та дослідити окремі фракції білків плазми крові. Електрофореграми плазми крові всіх людей в нормі однакові.

При патології вони мають характерний для кожного захворювання вигляд. Вони використовуються для встановлення діагнозу та лікування захворювань. Електрофорез використовується для розділення амінокислот, антибіотиків, ферментів, антитіл і т. д. Мікроелектрофорез полягає у визначенні швидкості руху частинок під мікроскопом, електрофорез – на папері. Явище електрофорезу відбувається при міграції лейкоцитів у запальні вогнища. Як методи лікування зараз розробляються і впроваджуються:

  • імуноелектрофорез;
  • диск-електрофорез;
  • ізотахофорез та ін.

Вони вирішують багато медико-біологічних задач як препаративного, так і аналітичного характеру.

Посилання на основну публікацію