Electroforesis capilar

“Año del Bicentenario, de la Consolidación De Nuestra Independencia, y de la Conmemoración de las Heroicas Batallas de Junín y Ayacucho”[pic 1][pic 2]

Universidad Nacional de la Amazonia Peruana

Facultad de Industrias Alimentarias

Escuela de Bromatología y Nutrición Humana

MONOGRAFÍA: ELECTROFORESIS CAPILAR

(CAPILLARY ELECTRO-PHORESIS – CE)

INTEGRANTES: 

- Dávila Reátegui, Estrella Guadalupe

- Mozombite Gómez, Janith Marbet

- Paredes Vasquez, Scarly Samantha

- Riva Echevarría, Melody Gimena Elizabeth

- Vasquez Vasquez, Carlos César

ASIGNATURA:

Análisis de Alimentos.

DOCENTE:

Ing. Julia Desiré Vásquez Angulo, Dr.

NIVEL: 

III

SEMESTRE ACADÉMICO:

II-2023

IQUITOS-PERÚ

2024

ÍNDICE

I.

INTRODUCCIÓN        2

II.REVISIÓN DE LA LITERATURA        3

2.1. HISTORIA DEL MÉTODO        3

2.2.   EVOLUCIÓN HASTA LA ACTUALIDAD        4

2.3. FUNDAMENTO TEÓRICO DEL MÉTODO        5

2.4.   PRINCIPIOS FISICOQUÍMICOS DE FUNCIONAMIENTO        6

2.5.  TIPOS DE MÉTODO DE ELECTROFORESIS CAPILAR        8

2.6.  MÉTODOS DE DETECCIÓN        9

2.7.  INSTRUMENTOS UTILIZADOS        11

2.8. APLICACIONES PRINCIPALES EN EL ANÁLISIS DE ALIMENTOS        12

2.9.  VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL MÉTODO        14

III.CONCLUSIONES        17

IV.BIBLIOGRAFÍA        18

V.ANEXOS        19

1. INTRODUCCIÓN

La electroforesis capilar (EC) es una técnica analítica que permite separar moléculas cargadas (iones) en función de su tamaño y movilidad bajo la influencia de un campo eléctrico aplicado. Se utiliza un capilar estrecho, relleno de un electrolito, como soporte de separación. La EC tiene ventajas como la rapidez, la alta resolución, el bajo consumo de muestra y disolvente, y la versatilidad para analizar diferentes tipos de compuestos, desde iones inorgánicos hasta proteínas y ADN.

El principio de la EC se basa en el movimiento diferencial de los analitos dentro del capilar debido a dos fenómenos: la movilidad electroforética y el flujo electroosmótico. La movilidad electroforética depende de la carga, el tamaño y la forma del analito, así como del pH, la fuerza iónica y la viscosidad del electrolito. El flujo electroosmótico se produce por la interacción del campo eléctrico con la capa de iones que se forma en la superficie interna del capilar, lo que genera un arrastre del disolvente desde el ánodo hacia el cátodo.

Los componentes principales de un instrumento de EC son: una fuente de alto voltaje, un capilar, dos depósitos con electrolito, dos electrodos, un sistema de inyección de muestra y un detector. La inyección de muestra se puede realizar por métodos hidrodinámicos o electrocinéticos, dependiendo del volumen y la composición deseada. El detector puede ser de varios tipos, como UV-Vis, fluorescencia, espectrometría de masas, etc.

La EC tiene múltiples aplicaciones en diversos campos, como la bioquímica, la farmacéutica, la medicina forense, la genética, la alimentación y el medio ambiente. Algunos ejemplos son: la determinación de aminoácidos, ácidos orgánicos, carbohidratos, esteroides, fármacos, contaminantes, material genético y biomarcadores.

El objetivo de este trabajo monográfico es dar a conocer todo lo relacionado a este método y su respectiva utilización, yendo desde su historia, su evolución hasta la actualidad, sus principios fisicoquímicos, sus aplicaciones, etc,. para obtener los conocimientos necesarios que permitan un mejor entendimiento del tema.

1. REVISIÓN DE LA LITERATURA

            2.1. HISTORIA DEL MÉTODO

El origen de la electroforesis se remonta a 1807, cuando Alexander Reuss observó el movimiento de partículas de arcilla a través de una columna de arena y agua al aplicar una corriente eléctrica. Más tarde, en 1879, Hermann von Helmholtz formuló una ecuación que describía el fenómeno electroforético a partir de las propiedades físicas de las moléculas y el medio.

La separación electroforética de moléculas biológicas se basa en la diferencia de movilidad de las mismas en un campo eléctrico. Los primeros experimentos con esta técnica se realizaron a finales del siglo XIX con sustancias orgánicas e inorgánicas de bajo peso molecular. Sin embargo, al observar que la electroforesis no afectaba significativamente a los sistemas biológicos, los científicos empezaron a aplicarla a moléculas más grandes de interés biológico. Por ejemplo, en 1900, William Bates Hardy cuantificó la movilidad de distintas proteínas y en 1908, Karl Landsteiner separó las proteínas del suero sanguíneo.

Uno de los pioneros de esta técnica fue Arne Tiselius, un químico sueco que realizó su tesis doctoral bajo la dirección de Theodor Svedburg, inventor de la ultracentrifugadora, en la década de 1920. Tiselius mejoró el método electroforético y el aparato para realizarlo, introduciendo varias innovaciones. Entre ellas, diseñó una cámara refrigerada para evitar las distorsiones causadas por las corrientes de convección en la solución tampón, incorporó un sistema para visualizar los patrones de migración de las sustancias incoloras mediante su refracción diferencial de la luz, y desarrolló un contraflujo al tampón para separar sustancias que de otro modo se depositarían en el fondo del tubo. Con este aparato, Tiselius describió los límites móviles correspondientes a la α-, β-, y γ-globulina en el suero sanguíneo. Por su trabajo, recibió el premio Nobel de química en 1948.

La electroforesis zonal, que se desarrolló en 1940, se había vuelto tan popular como el método de Tiselius cuando este recibió el premio Nobel. Este tipo de electroforesis consiste en hacer pasar las moléculas por una matriz sólida, como el papel, impregnada de un tampón. De esta forma, se mejora la separación de las sustancias al minimizar los efectos de las corrientes de convección. Oliver Smithies fue el primero en usar el almidón como matriz en 1955 (y ganó el Nobel en 2007 por una técnica genética). El gel de poliacrilamida, que tiene una baja absorción, se usó por primera vez por Samuel Raymond y Lester Weintraub en 1959, y permitió aumentar la resolución. En 1961 Stellan Hjérten empleó la agarosa, que se obtiene al eliminar el componente con azufre cargado del agar, como matriz.

La electroforesis capilar es una técnica que permite separar moléculas en función de su carga y tamaño. Para evitar las interferencias causadas por las corrientes de convección, los investigadores han desarrollado cámaras electroforéticas con diámetros cada vez menores. Estos tubos tienen la ventaja de disipar el calor más eficientemente y mantener una temperatura constante en el interior. Además, se han diseñado nuevos métodos de visualización y detección que requieren cantidades muy pequeñas de muestra para realizar la electroforesis.

            2.2.   EVOLUCIÓN HASTA LA ACTUALIDAD

La EC se originó a finales de la década de 1970 y principios de la de 1980, como una evolución de la electroforesis en gel, que era una técnica más lenta, menos sensible y más propensa a la degradación térmica. El desarrollo de la microfabricación permitió la creación de capilares con diámetros internos muy pequeños, lo que redujo el efecto Joule y mejoró la eficiencia de la separación. Además, la EC permitió el uso de diferentes modos de separación, como la electroforesis de zona, la electroforesis isotaca, la electroforesis micelar, la electroforesis capilar de intercambio iónico, la electroforesis capilar de afinidad y la electroforesis capilar de exclusión molecular.

Este método ha experimentado una gran expansión y diversificación en las últimas décadas, gracias a sus ventajas sobre otras técnicas analíticas, como la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC, por sus siglas en inglés). Entre estas ventajas se encuentran la rapidez del análisis, el bajo consumo de muestra y reactivos, la alta resolución y reproducibilidad, la versatilidad y la automatización. La EC se ha aplicado a diversos campos de la ciencia y la tecnología, como la bioquímica, la farmacéutica, la medicina, la biología molecular, la genética, la forense, la alimentaria, la ambiental y la industrial.

También ha contribuido al avance del conocimiento y al desarrollo de nuevas aplicaciones en muchas áreas de la medicina y el diagnóstico clínico. Por ejemplo, la EC se ha utilizado para el análisis de aminoácidos, ácidos orgánicos, iones inorgánicos, carbohidratos, esteroides, tioles, contaminantes alimenticios, material genético y algunos fármacos importantes. La EC también se ha empleado para el diagnóstico de enfermedades hereditarias o la predisposición a enfermedades poligénicas relacionadas con mutaciones o polimorfismos específicos. Asimismo, la EC ha sido una herramienta de primera mano en la medicina forense para la identificación humana y la antropología.

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